Blitze gehören zu den spektakulärsten Phänomenen unseres Wetters. Mit bis zu einer Milliarde Volt springen die grellleuchtenden Entladungen zwischen Gewitterwolken oder zwischen Wolken und Erdoberfläche über. Der Blitz bahnt sich dabei seinen Weg, indem er die Luft ionisiert und sich einen wenige Millimeter dicken Blitzkanal schafft. Erst durch diese Ionisation werden die im Blitzkanal befindlichen Luftmoleküle zum Leuchten angeregt und erzeugen den für uns sichtbaren Blitz. Die elektrische Entladung heizt die Luft bis auf 30.000 Grad auf, wodurch sie sich explosionsartig ausdehnt – wir hören dies als Donner. Wie oft es in einer Region Gewitter gibt und blitzt, hängt vom Wetter und der Landschaft ab. Weltweit registrieren Satelliten aber zwischen 40 und 120 Blitze in der Sekunde. Diese bleiben nicht ohne Folgen: “Die dokumentierte Zahl der Todesfälle durch Blitztreffer liegt weit über 4000 und die materiellen Schäden werden auf Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt”, berichten Aurélien Houard von der Polytechnischen Hochschule in Paris und seine Kollegen.
Laser bahnen Blitzen einen Weg
Bisher werden Gebäude und andere gefährdete Infrastrukturen durch klassische Blitzableiter geschützt. Diese an den Dächern befestigten, geerdeten Metallspitzen liefern dem Blitz einen bevorzugten Einschlagspunkt und leiten die Ladungen in den Untergrund ab. Schon länger experimentieren Wissenschaftler aber auch mit anderen Methoden der Blitzableitung, die direkt in den Gewitterwolken ansetzen. Darunter sind kleine Raketen, die in Gewitterwolken geschossen werden und die Blitze über einen Führungsdraht sicher zur Erde lenken. Das Verfahren funktioniert zwar, ist aber aufwendig und erzeugt Abfall in Form der ausgebrannten Raketen und der Drähte. Houard und sein Team haben sich daher auf ein anderes Verfahren konzentriert: die Ablenkung von Blitzen mithilfe von starken Laserstrahlen.
Solche Laserpulse erzeugen in der Luft einen Kanal ionisierter Luftmoleküle, ein sogenanntes Filament. “Entlang dieser filamentösen Zonen wird die Luft durch die Absorption der Laserenergie rapide erhitzt und dehnt sich mit Überschallgeschwindigkeit nach außen aus”, erklären die Forscher. Dadurch bildet sich ein mehrere Millisekunden nach dem Laserpuls erhalten bleibender Kanal mit verringerter Gasdichte und erhöhter Leitfähigkeit. Er bietet den Blitzen damit den Weg des geringsten Widerstands. “Im Labor wurden durch solche laserinduzierten Filamente schon meterlange elektrische Entladungen ausgelöst und geleitet”, berichten Houard und seine Kollegen. Die Labortests zeigten auch, dass man die Laserpulse so einstellen kann, dass der von ihnen erzeugte Filamentkanal erst in bis zu einem Kilometer Entfernung von der Laserquelle beginnt – das verringert die Gefahr eines Blitzeinschlags im Ablenkungslaser.
