Der dunkle Blitz wurde 2010 vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA „zufällig“ entdeckt und ist ein überraschend starkes – aber unsichtbares – Nebenprodukt von Gewittern in der Erdatmosphäre. Wie normale Blitze sind dunkle Blitze das Ergebnis eines natürlichen Prozesses geladener Teilchen in Gewitterwolken, die versuchen, entgegengesetzte Ladungen auszulöschen. Im Gegensatz zu normalen Blitzen ist dunkler Blitz jedoch für unsere Augen unsichtbar und strahlt keine Wärme oder Licht aus – stattdessen setzt er Gammastrahlung frei.
Darüber hinaus entstehen diese Gammastrahlenausbrüche in relativ niedrigen Höhen, gut innerhalb der Gewitterwolken selbst. Dies bedeutet, dass Flugzeugpiloten und Passagiere, die durch Gewitter fliegen, Gammastrahlen von dunklen Blitzen ausgesetzt sein können, die energiereich genug sind, um den Rumpf eines Flugzeugs zu durchdringen … sowie alles oder jeden darin. Um herauszufinden, wie sich eine solche Exposition gegenüber dunklen Blitzen auf Flugreisende auswirken könnte, hat das U.S. Naval Research Laboratory ( NRL ) führt Computermodellierungstests mit ihrer Software zur Optimierung von Strahlungsdetektoren – kurz SWORD – durch.
Terrestrische Gammastrahlenblitze (TGFs) sind extrem intensive Ausbrüche von Gammastrahlen und Teilchenstrahlen von Materie und Antimaterie im Sub-Millisekundenbereich. Zuerst 1994 identifiziert, sie werden mit starken Gewittern und Blitzen in Verbindung gebracht, obwohl Wissenschaftler die Details der Beziehung zum Blitz nicht vollständig verstehen. Die neuesten theoretischen Modelle von TGFs deuten darauf hin, dass sich der Teilchenbeschleuniger, der die Gammastrahlen erzeugt, tief in der Atmosphäre befindet, in Höhen zwischen zehn und zehn Meilen, in Gewitterwolken und in Reichweite von zivilen und militärischen Flugzeugen.
Diese Modelle legen auch nahe, dass die Teilchenstrahlen intensiv genug sind, um das elektrische Feld bei Gewittern zu verzerren und zu kollabieren, und können daher eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Produktion von sichtbarem Blitz spielen. Im Gegensatz zu sichtbaren Blitzen sind TGF-Strahlen ausreichend breit – vielleicht etwa eine halbe Meile breit an der Spitze des Gewitters –, dass sie keinen heißen Plasmakanal und keinen optischen Blitz erzeugen; daher der Name „dunkler Blitz“.
Ein Team von Forschern der NRL Space Science Division unter der Leitung von Dr. J. Eric Grove von der High Energy Space Environment (HESE) Branch untersucht die Strahlungsumgebung in der Nähe von Gewittern und dunklen Blitzen. Verwendung des Kalorimeters von NRL auf NASAs Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop Sie messen den Energieinhalt dunkler Blitze und verwenden erstmals Gammastrahlen zur Geolokalisierung der Blitze.
Im nächsten Schritt erstellt Dr. Chul Gwon von der Niederlassung HESE mit der Software zur Optimierung von Strahlungsdetektoren (SWORD) des NRL erstmals Simulationen eines dunklen Blitzes, der eine Boeing 737 einschlägt. Er kann die Strahlendosis berechnen die Passagiere und die Crew aus diesen Monte-Carlo-Simulationen. Frühere Schätzungen haben gezeigt, dass sie je nach Intensität des Blitzes und der Entfernung zur Quelle so hoch sein könnte wie Hunderte von Röntgenaufnahmen des Brustkorbs.
Simulation einer Boeing 737, die von einem dunklen Blitz getroffen wird. Grüne Spuren zeigen die Pfade der Gammastrahlen des dunklen Blitzes, wenn sie von unten in das Flugzeug eindringen.
(Quelle: U.S. Naval Research Laboratory)
SWORD-Simulationen ermöglichen es Forschern, die Auswirkungen von Variationen in Intensität, Spektrum und Geometrie des Blitzes im Detail zu untersuchen. Dr. Grovers Team baut derzeit Detektoren zusammen, die mit Ballons und Spezialflugzeugen in Gewitter geflogen werden, um den Gammastrahlenfluss in situ zu messen. Die ersten Ballonflüge sollen diesen Sommer stattfinden.
Quelle: NRL-Nachrichten
