Es ist ein Phänomen, das jeder gehört hat, aber niemand konnte es sehen - bis jetzt. Mit Raketen, Kupferdraht und akustischen Geräten haben Wissenschaftler lebendige Bilder von Donner erzeugt, der sich von einem Blitz ausbreitet.
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"Dies ist das erste seiner Art", sagte Maher A. Dayeh vom Southwest Research Institute heute auf einer Pressekonferenz in der Paritätischen Versammlung der American Geophysical Union in Montreal. „Dies ist nur ein Proof of Concept. Ein viel ausgefeilteres Display würde uns mehr Details liefern “, um die verschiedenen Teile eines abzweigenden Blitzes untersuchen zu können.
Ein Blitz trifft die Erde mehr als vier Millionen Mal pro Tag oder Dutzende Male pro Sekunde. Die mächtigen Bolzen waren lange Zeit ein Rätsel, aber Wissenschaftler lernen jedes Jahr mehr darüber, wie sie erzeugt werden und wo sie zuschlagen werden. Einige Untersuchungen legen beispielsweise nahe, dass kosmische Strahlen aus dem Weltraum eine Rolle bei der Auslösung von Blitzen spielen können.
Donner ist noch weniger gut verstanden. Forscher wissen, dass ein Blitz die Luft erwärmt und eine Schockwelle erzeugt. Nahaufnahme, die sich als lauter Knall oder harter Knall manifestieren kann; In der Ferne ist nur ein Poltern zu hören. "Wir verstehen die allgemeine Mechanik, wie Donner erscheint", sagt Dayeh, aber die Prozesse, die zu diesem erschreckenden Klang beitragen, müssen erst noch enthüllt werden.
Um ein Bild des Donners zu erzeugen, haben Dayeh und seine Kollegen „ein spezielles Ohr entwickelt, um zu hören, woher der Donner kommt“. Ihre Technik beruht auf einer Rakete, die einen leitfähigen Kupferdraht trägt, der einen vorhersehbaren Weg für den Blitz darstellt. Eine Anordnung von 15 Mikrofonen auf dem Boden sammelte dann die Geräusche, die mit den ausgelösten Schlägen verbunden waren.
Um ansonsten unvorhersehbare Gewitter und Blitze zu untersuchen, starten die Wissenschaftler des SwRI kleine Raketen, die geerdeten Kupferdraht in Gewitterwolken in Florida schleppen. Der Kupferdraht bildet einen leitenden Pfad für den Bolzen, sodass das Team seine Instrumente fokussieren und mehrere Experimente durchführen kann. Gutschrift: UF / FIT ICLRT"Anstatt auf einen Blitzeinschlag zu warten, bringen Sie einen Blitz zu sich", sagt Dayeh. Das Team führte seine Experimente am 14. Juli letzten Jahres durch, als die Bedingungen für Gewitter in der Nähe von Gainesville, Florida, reif waren. Nachdem die Rakete hochgegangen war, erhellte ein grüner Blitz den Himmel. Das war der brennende Kupferdraht. Dann blitzten neun violette Blitze im Zickzack auf den Boden, begleitet von Donner, der mit den Mikrofonen aufgenommen wurde. Dayeh nahm diese Aufnahmen und verarbeitete sie, um ein Bild des Klangs zu erstellen.
Dayehs erstes Bild war durcheinander und sah ein wenig nach moderner Kunst aus - er schlug seiner Frau sogar vor, das Bild über den Kamin zu hängen, aber sie lehnte ab. Wenn er niederfrequente Geräusche herausfilterte und sich nur auf solche mit mehr als 1 Megahertz konzentrierte, klärte sich das Bild auf und Donner konnte entziffert werden - die Schallwellen krümmten sich in Rot und Orange vor einem Hintergrund aus Blau und Grün.
Die Wissenschaftler des SwRI verglichen Langzeitaufnahmen von zwei ausgelösten Blitzereignissen (oben) mit akustischen Bildern, die hinsichtlich Schallgeschwindigkeitsausbreitung und atmosphärischen Absorptionseffekten korrigiert wurden (unten). (Universität von Florida, Florida Institute of Technology und Southwest Research Institute) 
Ein Langzeitbelichtungsfoto (links) zeigt ein ausgelöstes Blitzereignis. Die Wissenschaftler zeichneten auch die am Array (rechts) gemessenen akustischen Daten auf, die die eindeutigen Signaturen der neun mit dem ausgelösten Ereignis verbundenen violetten Striche deutlich zeigten. (Universität von Florida, Florida Institute of Technology und Southwest Research Institute) Die Form der Kurve entsprach der des Blitzes, und das dunkelste Rot, bei dem das Geräusch am lautesten war, erschien an der Basis des Blitzes, wo es am Boden befestigt war. Nachdem das Team gezeigt hat, dass es möglich ist, Donner akustisch abzubilden, hofft Dayeh, dass die Technik ein besseres Verständnis dieser faszinierenden und manchmal tödlichen Phänomene ermöglicht.
