Je leest:

Grillige bliksems verklaard

Grillige bliksems verklaard

Auteur: | 28 oktober 2009

Onderaan de ionosfeer, 70 tot 90 kilometer boven de aarde, vindt soms een vuurwerk van vonken plaats. Het gaat om sprites, een speciaal soort bliksem waarvan we lang niet begrepen hoe ze ontstaan. Daar is nu verandering in gekomen, dankzij Nederlandse computersimulaties.

Het gedeelte van de dampkring tussen 40 en 90 kilometer boven de aarde wordt wel eens de ‘ignorosfeer’ genoemd. We weten er namelijk bar weinig van, en dat is natuurlijk vreemd voor een plek die zo dicht bij huis ligt. Maar vliegtuigen en ballonnen kunnen zo hoog niet komen, en satellieten kunnen niet zo diep door de atmosfeer heen kijken. Amsterdamse wetenschappers hebben daarom een derde manier gebruikt om dit deel van de dampkring te bestuderen: computersimulaties.

Met behulp van die simulaties verklaarden de onderzoekers Alejandro Luque en Ute Ebert de vorming van sprites: grillig gevormde verticale bliksems hoog in de atmosfeer. De twee computerwetenschappers zijn verbonden aan het Amsterdamse Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI), en ze zijn de enigen ter wereld die elektrische ontladingen tussen de 2 en de 90 meter nauwkeurig kunnen simuleren.

Naast ‘gewone’ bliksems die vanuit de wolken op het aardoppervlak slaan, vinden er hoger in de atmosfeer ook allerhande elektrische ontladingen plaats. Die kunnen nu gesimuleerd worden met een computer.

Luque en Ebert doen simulaties aan de onderkant van de ionosfeer. In 1925 werd al voorspeld dat er zich in dat deel van de dampkring elektrische ontladingen kunnen voordoen. Het moest tot 1990 duren voordat er ook een wetenschappelijke beschrijving was van zulke bliksems. Ze kregen sprookjesnamen mee: elves en sprites. Dat geeft goed aan hoe raadselachtig deze fenomenen lang zijn gebleken. Bij een sprite vindt er op 70 tot 90 kilometer hoogte een elektrische ontlading plaats, die tientallen kilometers naar beneden schiet – en soms ook weer terug omhoog. Ze worden vergezeld door een halo van licht. Hoe kan dat?

De computersimulaties geven een antwoord. Als de bliksem vanuit een onweerswolk op aarde inslaat, ontstaat er een elektrisch veld boven de wolk. Door dat veld ontstaat een soort schotel van geladen deeltjes die zachtjes schijnt – de halo. Deze halo begint klein en spreidt daarna uit tot een diameter van tientallen kilometers. De schotelvormige halo beweegt naar beneden en wordt aan de onderkant steeds scherper, totdat de onderkant instabiel wordt en openbreekt. Dat is waar de sprite ontstaat: een ontladingskanaal met een diameter van honderden meters, waardoor met 10.000 kilometer per seconde een elektrische ontlading naar beneden suist. Na enkele kilometers begint het kanaal zich te vertakken, wat de grillige vorm van sprites verklaart.

Deze foto is de eerste kleurenopname die ooit van een sprite gemaakt werd. Deze ontlading vond boven Alaska plaats.

Dat we een tot nu toe onbegrepen fenomeen met computersimulaties kunnen verklaren toont de kracht aan van deze tak van wetenschap. Waar weerballonnen en satellieten falen, kunnen rekenmodellen en krachtige processoren uitkomst bieden. Het model van Luque en Ebert is geschikt om de hele dampkring mee te modelleren, en er zullen ongetwijfeld snel meer mysterieuze verschijnselen ontrafeld worden.

Zie verder:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 oktober 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.