NSSL Das Nationale Labor für schwere Stürme

Unwetter 101

Blitzarten

Die meisten Blitze beginnen in einem Gewitter und ziehen durch die Wolke. Es kann dann in der Wolke bleiben oder weiter durch die freie Luft und schließlich zum Boden wandern. Es gibt ungefähr 5 bis 10 Mal so viele Blitze, die in der Wolke verbleiben, wie es Blitze gibt, die zum Boden wandern, aber einzelne Stürme können mehr oder weniger Blitze haben, die den Boden erreichen. Blitze können dort einschlagen, wo es nicht regnet oder noch bevor Regen den Boden erreicht!

Cloud-to-Ground-Blitze

Ladungsverteilung in einer typischen Sturmwolke

Ladung Verteilung in einer typischen Sturmwolke

Geht der Blitz nach oben oder unten? Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Blitze auf den Boden treffen können: natürlich nach unten (solche, die aufgrund normaler Elektrifizierung in der Umgebung auftreten) und künstlich ausgelöst oder nach oben ausgelöst. Künstlich initiierte Blitze sind mit Dingen wie sehr hohen Strukturen, Raketen und Türmen verbunden. Ausgelöste Blitze beginnen am „Boden“, was in diesem Fall die Spitze eines Turms bedeuten kann, und wandern nach oben in die Wolke, während „natürliche“ Blitze in der Wolke beginnen und zum Boden wandern. Aufwärts ausgelöste Blitze treten normalerweise als Reaktion auf einen natürlichen Blitz auf, können jedoch in seltenen Fällen „selbst ausgelöst“ werden – normalerweise bei Winterstürmen mit starkem Wind. Blitze können auch durch Flugzeuge ausgelöst werden, die durch starke elektrische Felder fliegen Unterhalb der Wolke kann es zu einem CG-Blitz kommen.

Bei der häufigsten Art von Cloud-to-Ground-Blitz (CG) wird ein Kanal negativer Ladung, der als Stufenleiter bezeichnet wird, ungefähr im Zickzack nach unten verschoben 50-Yard-Segmente in einem gegabelten Muster. Dieser gestufte Anführer ist für das menschliche Auge unsichtbar und schießt in kürzerer Zeit als zum Blinken auf den Boden. Wenn er sich dem Boden nähert, verursacht der negativ geladene gestufte Anführer Streamer-Kanäle mit positiver Ladung Wenn der entgegengesetzt geladene Leiter und der Streamer eine Verbindung herstellen, fließt ein starker elektrischer Strom. Dieser Rückhubstrom mit heller Leuchtkraft fließt etwa 60 Mal, um nach oben zu gelangen, normalerweise von größeren Objekten in der Umgebung, z. B. einem Baum, einem Haus oder einem Telefonmast , 0 00 Meilen pro Sekunde zurück in Richtung Wolke. Ein negativer CG-Blitz besteht aus einem oder vielleicht bis zu 20 Rückhüben. Wir sehen, wie ein Blitz flackert, wenn sich der Vorgang auf demselben Weg mehrmals schnell wiederholt. Der tatsächliche Durchmesser des Blitzkanalstroms beträgt ein bis zwei Zoll, umgeben von einem Bereich geladener Teilchen.

Der häufigere Blitz von Wolke zu Boden hat einen negativen Stufenleiter, der sich durch die Wolke nach unten bewegt, gefolgt von einem nach oben gerichteten Rückhub. Der Nettoeffekt dieses Blitzes besteht darin, die negative Ladung von der Wolke zum Boden zu senken, so dass er üblicherweise als negativer CG (oder -CG) bezeichnet wird. Weniger häufig senkt ein nach unten wandernder positiver Leiter, gefolgt von einem nach oben gerichteten Rückhub, die positive Ladung zur Erde, die als positiver Schwerpunkt (oder + Schwerpunkt) bezeichnet wird. + CG-Blitze haben normalerweise nur einen einzigen Rückhub und haben mit größerer Wahrscheinlichkeit als -CGs einen anhaltenden Stromfluss. Einige Stürme produzieren aufgrund der Ladungsverteilungen innerhalb der Stürme mehr + CGs und häufiger einige -CGs (und einige beides). Stürme, die meist negative CGs produzieren, produzieren tendenziell CGs früher im Sturmlebenszyklus und produzieren deutlich mehr CGs als ähnliche Stürme, die stattdessen meist positive CGs produzieren.

Ein „Blitz aus heiterem Himmel“ ist ein CG, der im Inneren beginnt Eine Wolke tritt aus der Seite des Sturms heraus und bewegt sich dann horizontal von der Wolke weg, bevor sie zu Boden geht. Ein Blitz aus heiterem Himmel kann an einer Stelle mit „blauem Himmel“ darüber auf den Boden treffen. Selbst ein Sturm, der 6 Meilen entfernt ist, kann gefährlich sein.

Wolkenblitze

Es gibt viele Blitze, die den Boden nicht erreichen. Die meisten davon verbleiben in der Cloud und werden als Intra-Cloud-Blitz (IC) bezeichnet. Wolkenblitze haben manchmal sichtbare Kanäle, die sich um den Sturm herum in die Luft erstrecken (Cloud-to-Air oder CA), aber nicht auf den Boden treffen. Der Begriff Blattblitz wird verwendet, um einen in eine Wolke eingebetteten IC-Blitz zu beschreiben, der während des Blitzes als Lichtblatt aufleuchtet.

Andere blitzbezogene Begriffe

Ein verwandter Begriff, Wärmeblitz, ist ein Blitz (IC oder CG) oder eine blitzinduzierte Beleuchtung, die zu weit entfernt ist, als dass der Donner gehört werden könnte . Es kann aufgrund der Streuung von blauem Licht eine rötliche Farbe („Hitze“) haben, wie Sonnenuntergänge. Es gibt viele Missverständnisse über Hitzeblitze, aber es unterscheidet sich nicht von normalen Blitzen. Blitze können auch von einer Wolke zur anderen wandern oder Cloud-to-Cloud (CC). Spinnenblitze beziehen sich auf lange, horizontal bewegte Blitze, die häufig an der Unterseite von schichtförmigen Wolken zu sehen sind. Spinnenblitze sind häufig mit + CG-Blitzen verbunden.

Transiente Lichtereignisse

Große Gewitter können andere Arten von elektrischen Phänomenen erzeugen, die als transiente Lichtereignisse (TLEs) bezeichnet werden und hoch in der Atmosphäre auftreten. Sie werden selten visuell beobachtet und nicht gut verstanden. Die häufigsten TLEs sind rote Sprites, blaue Jets und Elfen.

Sprites können direkt über einem aktiven Gewitter als große, aber schwache Entladung auftreten. Sie treten normalerweise gleichzeitig mit starken positiven CG-Blitzschlägen auf. Sie können sich bis zu 60 Meilen von der Wolkendecke erstrecken. Sprites sind meistens rot und dauern normalerweise nicht länger als ein paar Sekunden. Ihre Formen ähneln Quallen, Karotten oder Säulen. Da Sprites nicht sehr hell sind, können sie nur nachts gesehen werden. Sie werden selten mit dem menschlichen Auge gesehen, daher werden sie meistens mit hochempfindlichen Kameras abgebildet.

Unterhaltsame Tatsache: Flugzeugpiloten berichteten gelegentlich, dass sie viele Jahre lang Blitze über Stürmen gesehen hatten, bevor Forscher Sprites und andere TLEs mit empfindlichen Videokameras dokumentierten.

Blaue Jets und gigantische Jets tauchen oben auf die Gewitterwolke, sind aber nicht direkt mit Blitz von Wolke zu Boden verbunden. Sie erstrecken sich in schmalen Kegeln, die sich in Höhen von 25 bis 35 Meilen ausbreiten und verschwinden. Gigantische Jets fliegen noch höher in die Ionosphäre. Blaue Jets halten einen Bruchteil einer Sekunde und wurden von Piloten beobachtet.

Elfen dehnen schnell scheibenförmige Leuchtbereiche aus, die einen Durchmesser von bis zu 300 Meilen haben können. Sie dauern weniger als eine Tausendstelsekunde und treten über Bereichen von aktiven Wolken bis zum Bodenblitz auf. Elfen entstehen, wenn sich ein energetischer elektromagnetischer Impuls in die Ionosphäre erstreckt. Elfen wurden 1992 von einer Low-Light-Videokamera im Space Shuttle entdeckt und sind heute als mit terrestrischen Gammastrahlenblitzen (TGFs) assoziiert. TGFs wurden in den 2000er Jahren von Satelliten entdeckt, die kosmische Gammastrahlen erfassen sollten, aber es wurde festgestellt, dass einige Signale von Gewittern auf der Erde kamen! TGF scheint dort zu entstehen, wo starke elektrische Felder in einer tiefen Region existieren, um als Teilchenbeschleuniger zu wirken, der von Teilchen der kosmischen Strahlung ausgesät wird. Dies kann auch Strahlen relativistischer Elektronen erzeugen. Normale Blitze erzeugen auch Röntgenstrahlen, die am Boden erfasst werden können.

Eine Darstellung verschiedener Arten von transienten Lichtereignissen (TLEs)

Eine Darstellung verschiedener Arten von transienten Lichtereignissen (TLEs)

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