Nieuwe simulaties verklaren reuzenbliksems

Nieuwe simulaties van Alejandro Luque en Ute Ebert (CWI) verklaren voor het eerst reuzenbliksems boven de wolken: sprites. De onderzoekers publiceerden hierover in Nature Geosciences, dat op 25 oktober 2009 online verscheen.



Nieuwe simulaties van Alejandro Luque en Ute Ebert (CWI) verklaren voor het eerst reuzenbliksems boven de wolken: sprites. De onderzoekers publiceerden hierover in Nature Geosciences, dat op 25 oktober 2009 online verscheen.

Sprite-ontladingen zijn reuzenbliksems boven onweerswolken. In 2005 bleek uit zeer snelle films, dat sprites op 70-90 km hoogte in de geleidende ionosfeer ontstaan. Daarvandaan schieten ze tientallen kilometers naar beneden en soms ook weer omhoog. Een theoretische verklaring voor hun ontstaan ontbrak. Wanneer beginnen ze? Hoe dik zijn sprites, hoe snel gaan ze en hoeveel licht stralen ze uit? Waarom gaat er vaak een halo - een diffuus lichtschijnsel - voor de reuzenbliksems uit? Wiskundigen Alejandro Luque en Ute Ebert van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam beantwoordden deze vragen met nieuwe computersimulaties.

Tijdens een bliksemschicht van wolk naar aarde ontstaat er een elektrisch veld boven een onweerswolk; in dit veld onstaat de sprite-ontlading. De vorm en de lichtintensiteit in de berekeningen van Luque en Ebert komen goed overeen met waarnemingen. Hun simulaties laten zien, hoe aan de onderkant van de ionosfeer eerst een brede, schotelvormige halo ontstaat — een zwak lichtschijnsel dat zich tientallen kilometers breed uitstrekt. De 'schotel' beweegt naar beneden en ontwikkelt een steeds scherpere onderkant. Daaruit schiet uiteindelijk een ontladingskanaal — een bliksemschicht — naar beneden. Enkele kilometers lager splitst het zich vervolgens in een aantal kanalen.

Ignorosfeer
Sprite-ontladingen ontstaan op een heel ontoegankelijke hoogte van de atmosfeer, die wel eens gekscherend de 'ignorosfeer' (40-90 km hoogte) genoemd wordt. Ze is namelijk te hoog voor vliegtuigen en ballonnen en te laag voor satellieten. De Amsterdamse onderzoekers kunnen voor het eerst het hele verschijnsel modelleren. Dit is wiskundig moeilijk, omdat er verschillende afmetingen bij betrokken zijn: een bliksemschicht van wolk naar aarde, de atmosfeer tot 90 km hoogte, ontladingskanalen van honderden meters breed, met daarbinnen lagen van maar enkele meters dik. Het model van Luque en Ebert is geschikt om met deze verschillende groottes te rekenen. Waarnemingen en goede modellen kunnen ons meer inzicht geven in de eigenschappen van dit ontoegankelijke stuk van onze atmosfeer.

Het onderzoeksproject werd gefinancierd door STW. Bij het CWI is aard- en levenswetenschappen een belangrijk thema. Dit onderzoek is daar een goed voorbeeld van.

Meer informatie, illustraties en links naar filmpjes:
zie het volledige persbericht van CWI en STW.

Ute Ebert en Alejandro Luque in de media:
- interview met Ute Ebert door Ruud de Wild, Q-music, maandag 26 oktober 2009, 7.15 uur
- de onderzoekers op nu.nl
- sprites op de website van de Telegraaf