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Immer wieder berichten Menschen, dass sie während eines starken Gewitters einen Kugelblitz beobachtet haben. Sie beschreiben ihn als eine selbstleuchtende, undurchsichtige und horizontal schwebende Kugel, mit einer Helligkeit von einer 60-Watt-Glühbirne. Weiter hört man, dass diese Kugel keine Wärme abstrahlt, auch keine Brandspuren hinterlässt, nur in den wenigsten Fällen zerstörerisch ist und dass sie in zahlreichen Farben und Grössen auftritt. Bis in die 70er-Jahre des letzten Jahrhunderts wurden diese Kugelblitz-Phänomene als Hirngespinste, Sinnestäuschungen, vorbeifliegende Ufos und Einbildungen abgetan. Selbst der damals bekannte ETH-Professor Karl Berger, ein erfahrener Spezialist unter den Blitzforschern, meinte: «Kugelblitze gibt es nicht. Sie existieren bestenfalls als Nachblendung auf der Netzhaut oder überhaupt bloss in der Fantasie des Beobachters.» Im Gegensatz zu Beschreibungen von unbekannten Flugobjekten (Ufos) blieben die typischen Kugelblitz-Geschichten aber über 200 Jahre immer die gleichen, und auch heute noch gibt es kaum Abweichungen.
Alexander Keul, ein Meteorologe und Psychologe der Universität Salzburg, hat seit 1900 insgesamt 400 Kugelblitz-Fälle in Mitteleuropa untersucht. Er stellte fest, dass die Schilderungen ein gleichmässiges und stabiles Bild ergeben. Die meisten Kugelblitze traten in den Monaten Juni, Juli und August auf. Tageszeitlich registrierte man sie zwischen 14 und 18 Uhr. Mehr als zwei Drittel der Fälle kamen bei starken Gewittern vor. Bei jedem zweiten Kugelblitz regnete es. Ebenso häufig waren gleichzeitig normale Blitzeinschläge zu sehen. Keul fiel auf, dass alle beschriebenen, hell leuchtenden Objekte kugelförmig waren, etwa so gross wie ein Fussball und mit einem relativ scharfen Rand. Sie bewegten sich entweder horizontal oder auch mal auf und ab, mit einer Geschwindigkeit von drei bis fünf Metern pro Sekunde, oft in einem Gebäude oder in freier Natur. Sie leuchteten im rot-gelben Farbbereich, in wenigen Fällen auch bläulich, blendeten nicht und endeten meistens mit einem lauten Knall. Nach all diesen fast systematisch gleichen Beschreibungen musste man annehmen, dass es sich tatsächlich um eine Naturerscheinung handelt.
Mit dieser Erkenntnis kam Alexander Keul auf die Idee, eine internationale Kugelblitz-Vereinigung zu gründen, die periodisch Kongresse abhält, um dem Phänomen Kugelblitz auf die Spur zu kommen. Mittlerweile haben sich renommierte Forschungsinstitute der Kugelblitz-Forschung angeschlossen und auch schon weitere Erfahrungen gesammelt. Trotz aller Anstrengungen ist es bisher noch nicht gelungen, einen «naturidentischen» Kugelblitz herzustellen. Der Kugelblitz ist und bleibt ein spezielles Wetterphänomen, das nur in speziellen Wetterabläufen auftritt. Ähnlich ist es mit dem Wetter selber, welches sich ja auch nicht zu hundert Prozent vorhersagen lässt. Die Natur kann eben nicht in eine mathematisch-physikalische Formel gepresst werden. Wir können uns diesen Abläufen nur annähern. Es ist aber gerade das Faszinierende der Forschung, einem Phänomen immer näher zu kommen und es möglichst plausibel zu erklären.
Im Falle der Kugelblitz-Forschung wollen wir hier noch Annäherungsversuche kennen lernen, die in sehr renommierten Zeitschriften wie den «Physical Review Letters» oder dem «Journal of Applied Physics» wissenschaftlich diskutiert wurden.
Riesiges Spannungsfeld
Wenn sich in den Sommermonaten Wolken hoch auftürmen und zum Schluss wie ein Amboss am Himmel hängen, wissen wir, dass ein Gewitter droht. In diesen Gewitterwolken, die sich vertikal vom Boden bis auf eine Höhe von zwölf Kilometern ausdehnen, gibt es Wasser- und Eispartikel, die sich durch starke Auf- und Abwinde reiben. Bei diesen Reibungen laden sich die Partikel meistens negativ auf und erzeugen auf der Erdoberfläche einen positiven Gegenpol. Es entsteht also zwischen Wolken und Erde ein riesiges Spannungsfeld von mehreren Millionen Volt. Ein heftiger Blitz baut diese Spannung in Bruchteilen von Sekunden ab. Man sieht den Blitz in einem schmalen Kanal von der Wolke auf die Erde sausen. Es entsteht dabei ein Stromstoss von über 10 000 Ampère. Das Leuchten des Blitzes wird durch die Bildung eines Plasmas erzeugt. Ein Plasma ist ein Teilchengemisch, das aus geladenen Atomen und Molekülen, also aus freien Ladungsträgern der Luft, besteht.
Ein russisches Forscherteam beobachtete bei Nachahmungsversuchen im Labor, dass die bei der Entladung gebildeten Plasma-Ionen von Wassermolekülen der Luft umhüllt und abgekühlt werden. Diese Umhüllung führt nach Meinung der Forscher zur Bildung einer leuchtenden Kugel, eines Plasmoids, da die Ionen in dieser Kugel eine Lebensdauer von circa einer Sekunde haben, selbst wenn die Entladung längst beendet ist. Kritiker wenden ein, dass diese Nachahmung im Labor zwar eindrücklich, aber mit der Lebensdauer eines Kugelblitzes in der Natur von drei bis fünf Sekunden nicht vergleichbar sei. Forscher vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik einerseits und chinesische Blitzforscher andererseits haben in neuerer Zeit für das Phänomen Kugelblitz noch andere Lösungen gefunden. Dazu dann mehr im nächsten «Hallo Wetterfrosch»-Beitrag.
Mario Slongo ist ehemaliger DRS-Wetterfrosch. Einmal im Monat erklärt er in den FN spannende Naturphänomene. Weitere Beiträge unter: www.freiburger-nachrichten.ch, Dossier «Wetterfrosch».