Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Kugelblitz
Hallo,
mich beschäftigt das Thema "Kugelblitz" schon einige Zeit.
Vor ein paar Tagen habe ich in einer Universität angerufen und mich zu einer Aussage von Wikipedia informiert, inwieweit Hochspannungsphysiker diese Aussage bestätigen können.
Zu meiner Überraschung, aber nicht wider Erwarten, habe ich bei Wikipedia unter dem Begriff "Blitz" im letzten Absatz der Rubrik "Forschung" gelesen, daß es russischen Forschern gelungen sei, nach zu weisen, daß aus dem Blitzkanal Neutronen hervorgehen, was auf Kernfusionsprozesse schließen ließe.
Dazu habe ich in der Uni Fragen gestellt.
Der freundliche Herr Doktor am Telefon konnte dies aber leider nicht bestätigen (...) , weil dazu keine Experimente gemacht wurden.
( da frage ich mich, warum in den letzten 50 Jahren im Hochspannungslabor niemand mal einen Geigerzähler in Blitznähe gebracht hat...)
Jedenfalls lief das Gespräch auf Kugelblitze hinaus.
Wissenschaftlich wären Kugelblitze anerkannt, sagte der Herr Doktor am Telefon, jedoch fehle jedwede schlüssige Theorie zu einer schlüssigen Physik dessen Entstehung, Bestehen und Wirken.
Dazu habe ich einen theoretischen Ansatz, den ich im privaten Bereich verfolge.
Ich bin kein Profi oder so...aber wenn es euch interessiert, würde ich das mal so erklären, wie ich mir das vorstelle.
Vielleicht passt es ja und jemand kann sagen, wie es noch besser geht.
nisus
sanftwasser
02.04.18, 20:04
Wenn die Wahrheit nicht verwässert wird...
dann 'schieß mal los'
Bin gespannt :)
Im Internet habe ich zwei Ansätze gefunden, die experimentell versuchen, einen Kugelblitz zu erzeugen. Einmal, durch die Plasmatisierung von Wasser und einmal durch die Plasmatisierung von Silizium.
Keines der Ergebnisse überzeugt mich, weil dabei, auf Augenzeugenberichte bezogen, keine Übereinstimmung besteht. Die Ergebnisse der Experimente zeigen durchaus übliche Effekte.
Ich überlege bei meinem Ansatz von der Position aus, daß ich davon ausgehe, die verschiedenen Augenzeugenberichte seien wahr. Also was die vielen Unterschiede anbelangt, sowie Farbe, Größe, Bewegung und Verhalten bei Entstehung und "Abgang" .
Allgemein deckt sich die Aussage, Kugelblitze gingen durch Festkörper ungehindert hindurch...also durch Wände und so.
Das kann ein Plasma nicht.
Es handelt sich unumstritten um ein Phänomen - in Kugelform :D
Ein wichtiges Merkmal ist, daß innerhalb einer lichtemittierenden Kugel, große Energiemengen gespeichert sein müssen. Ich gehe davon aus, daß die Energiespeicherung in Form von elektrischem Strom vorliegt.
Der Herr Doktor am Telefon hat darauf hingewiesen, daß ein Strom nur zwischen zwei Potentialen genau dann fließt, wenn dadurch deren Ausgleich herbei geführt wird. Das trifft auch zu. Nur im speziell betrachteten Fall nicht.
Um bis hier eine Zusammenfassung zu nennen :
Ein Kugelblitz ist ein lichtemittierender Speicher elektrischer Energie ( in Kugelform )
Es ist natürlich wage, ein Phänomen zu erläutern, dessen Bestehen auf Aussagen gestützt ist und zu dem keine Experimente existieren.
Auch Hr. N. Tesla will bei seinen Experimenten Kugelblitze beobachtet haben, was aber nicht reproduziert werden konnte.
Es gibt auf youtube ein Video, aus dem heraus ich meine Annahme zur Entstehung von Kugelblitzen ableite.
"Lightning in super DUPER slowmotion" heißt es.
Dabei gilt folgendes zu beobachten :
bevor der Blitz die Erde berührt,
bewegen sich ungerichtet ( ich nenne sie mal ) "Sucher" durch die Luft. Diese sind die Spitzen der Stoßionisation und etwas heller, als die folgenden Ionisationskanäle. Berührt einer dieser "Sucher" den Erdboden, wandert alle elektrische Energie durch den Hauptstrom hindurch und die Verästelungen gehen rückwärts aus der Luft in den Blitzkanal zurück.
Für einen winzigen Moment ist auf der rechten, unteren Bildschirmseite zu sehen, daß einer dieser "Sucher" unabhängig und einzeln in der Luft verbleibt, bevor dieser verschwindet.
Ich betrachte es demnach so, daß ein Kugelblitz entsteht, wenn dessen auslösendes elektrisches Potential zusammenbricht, bevor der Strom der Ladungsträger dieses Potential ausgleichen konnte.
Ist es wirklich so, wäre ein Kugelblitz eine Sonderform der Selbstinduktion.
Genau da sehe ich die Möglichkeit, wie elektrische Energie in einem unabhängigen System in solchen Mengen gespeichert sein kann.
Aus dem Physikunterricht ist bekannt, daß zwei zueinander parallele, vom gleichen elektrischen Strom durchflossene Leiter einander anziehen. Das gilt auch für Elektronen. Bewegen sich zwei Elektronen parallel zueinander in gleicher Richtung, wirkt auf sie eine zueinander gerichtete Kraft.
Da Elektronen nur während des Potentialausgleiches in Bewegung gelangen, muss zur Entstehung eines Kugelblitzes ein genügend starkes, elektrisches Feld bestehen. Bricht dieses Feld zusammen, also verschwindet das elektrische Potential, bleiben die Elektronen, aus ihrer Trägheit begründet,
noch für einen kurzen Moment in Bewegung. So wie auch der Induktionsstrom in einer Spule.
Bewegen sich nun Elektronen in gleicher Richtung, ohne ein elektrisches Potential, dann wirkt die Lorentz-Kraft auf sie. Jeder bewegte Ladungsträger verursacht ein Magnetfeld in seiner Umgebung. Daher beeinflussen sich die Elektronen in der Weise, daß ihre magnetischen Felder das jeweils andere Elektron auf eine Kreisbahn zwingen. Ist der Radius dieser Kreisbahn klein genug, so induziert das eine Elektron in das andere eine Spannung hinein.
Damit bewegen sich beide Elektronen in sich verschlungen und behalten so den elektrischen Impuls ihrer Auslösung gespeichert.
Bewegen sich Elektronen nun auf diese Weise umeinander, werden fortwährend Photonen emittiert, deren Wellenlänge ein Indiz der gespeicherten Energie ist. Gleichzeitig verlängert sich die Wellenlänge der emittierten Photonen, da diese dem System Energie entziehen.
Trifft ein derartiges "Couple" nun auf ein Hindernis, überträgt sich der elektrische Impuls der Elektronen auf die Elektronen der Atomrümpfe des vermeindlichen Körpes und so kann die Erscheinung Kugelblitz durch Körper dringen, ohne Spuren zu hinterlassen.
Da allerdings bewegte Elektronen irgendwo ein Potential verursachen, welches
ihrer Energiemenge entspricht ( also die fehlen irgendwo ) , wird die im "Couple" gespeicherte Energie dort wieder in gerichteten elektrischen Strom gewandelt und es gibt einen Knall - sozusagen.
Bis hier würde ich es ersteinmal darstellen.
sanftwasser
03.04.18, 21:44
Sehr aufschlußreich! Das klingt in meinen Ohren wie Musik :)
Im weiteren Verlauf ist es natürlich von Interesse, diese These zur Beschaffenheit des Kugelblitzes auch experimentell zu stützen.
Dabei ist über den Ansatz, es könne sich um eine Sonderform der Selbstinduktion handeln, ein günstiger Ansatz gegeben.
Ich sehe es als problematisch, Energiemengen zur Verfügung zu stellen, die den atmosphärischen nahe kommen würden. Daher wird es notwendig, die Bedingungen in den Experimenten so anzupassen, daß der Effekt schon bei niedrigeren Energiemengen nachweisbar wird. In diesem Hinblick stellt es eine Herausforderung, einen elektrischen Strom möglichst steilflankig zu unterbrechen. Grundsätzlich sollte dies kein Problem darstellen. Das Problem liegt in der hohen, verwendeten Spannung. Rein technisch gesehen bietet das abklingen des elektrischen Stromes in einer Spule nach der Unterbrechung des Stromkreises eine logarithmisch abklingende Funktion in der Stromstärke. Das ist aber ungewollt. Demnach sind Spulen begrenzt verwendbar, oder ( aus meiner sicht ) ungeeignet.
In meinen ersten Versuchen habe ich mit Leuchtstoffröhren gearbeitet.
Zu meinem erstaunen gelingt damit tatsächlich ein Experiment, welches meine Thesen zum Kugelblitz teilweise stützt.
Innerhalb des zylindrischen Glasrohres, welches mit Leuchtstoff beschichtet ist ( irgend ein Material mit Phosphor... ), befindet sich auch eine geringe Menge von Quecksilberdampf. Dieser Dampf ist es ja auch, der letztlich den elektrischen Strom in der Röhre leitet, wodurch UV- Strahlung emittiert wird, die den Leuchtstoff anregt. Soweit die grundsätzliche Funktion einer Leuchtstoffröhre.
Zu ionisierten Gasen ist noch erwähnenswert, daß deren differentieller Wiederstand gegenüber dem elektrischen Strom negativ ist. Also mit zunehmender Stromstärke steigt auch der Leitwert des ionisierten Gases.
Im Falle des Quecksilbers ist für die erste Atomschale
eine Ionisierungsenergie von
E = 10,438 eV
angegeben. Damit sollte es genügen, mit 12 Volt Gleichspannung zu arbeiten, um den Quecksilberdampf zu ionisieren.
Der Aufbau einer Leuchtstoffröhre ermöglicht es, an einer der beiden seiten das innenliegende Glühwendel mit Strom durchfließen zu lassen. Wie bei einer normalen Glühbirne, beginnt dabei das Wendel zu leuchten. Mein interesse gilt nun dem Effekt, daß, wenn die angelegte Spannung die Ionisierungsenergie erreicht ( also über 10,5 Volt ), die Leuchtintensität des Wendels schlagartig ansteigt. Bis dieser Ekkekt eintritt, vergehen einige Sekunden. Das führe ich daruf zurück, daß der Quecksilberdampf zuvor eine Erhöhung der Temperatur erfährt, welche durch das glühende Wendel bedingt ist.
Es gibt nun zwei Varianten. Die Verwendung einer Stromquelle oder die Verwendung einer Spannungsquelle. Den Unterschied erkläre ich jetzt nicht...
aber ich habe beide Varianten getestet. Bei der Verwendung einer Stromquelle mit einer Ausgangsspannung von 12 Volt, beginnt die - wie beschrieben beschaltene - Leuchtstofröhre zu flackern. Das liegt darin begründet, daß die Spannung der Stromquelle in dem Moment, in dem der Dampf ionisiert wird, zusammenbricht, weil mehr Strom fließen kann.
Bei der Verwendung einer 12 Volt Blei-Batterie hingegen, bleibt der Effekt nach eintreten erhalten. Bemerkenswerter Weise verdoppelt sich der fließende Strom mit Eintreten der Ionisierung, im Bezug zum Strom des einfach glühenden Wendels.
Da es nun darum geht, genau diesen Strom zu unterbrechen, eignet sich die Leitfähigkeit des Quecksilberdampfes. Natürlich genügt es NICHT , einfach nur das Glühwendel vom Stromkreis zu trennen. Die Resonanzfrequenz des Glühwendels ist viel zu groß, als das man in der Lage wäre, mit einem einfachen Schalter so kurze Schaltzeiten zu erreichen. Es geht ja letztlich in diesem Versuch darum, die im Wendel und die im ionisierten Gas gespeicherte Energie abzutrennen. Genau das ist also zu erreichen, wenn die gegenüberliegende Seite der Leuchtstoffröhre mit einbezogen wird, um den fließenden Strom des bereits glühenden Wendels umzuleiten. Technisch gesehen handelt es sich dabei um einen Kurzschluss. Da über dem Glühwendel die gesamte Quellspannung abfällt und das Gas ionisiert ist, bietet von der anderen Seite der Leuchtstoffröhre her, das ionisierte Gas einen geringeren Widerstand, als das glühende Wendel ihn aufweist. Wird also das glühende Wendel durch das Plasma überbrückt, bricht der Strom in einem unvorstellbar kurzen Zeitintervall zusammen und der gesamte Strom fließt nun durch das ionisierte Gas hindurch. In diesem Moment gibt es einen kleinen Knall in der Leuchtstoffröhre, einhergehend mit einem blitzartigen Zuwachs der Leuchtintensität and der Seite des betriebenen Wendels. Kurz darauf erliegt innerhalb des gesamten Versuchaufbaus der Strom. Das liegt daran, daß mit dem erlöschen des Glühwendels ( es wird verdampft !) keine weitere Energie in das System gebracht wird und die Strecke zwischen den beiden Enden der Leuchtstoffröhre zu groß ist, womit 12 Volt nicht genügen, um die Ionisation des Gases aufrecht zu erhalten.
So der Versuch.
Es gelingt also tatsächlich, einen Strom so zu unterbrechen, daß die in einem Plasma gespeicherte Energie auf sich selbst zurückgeführt wird. Der Helligkeitsausbruch und der Knall weisen darauf hin. Damit erreicht die Energiedichte für einen kurzen Moment eine Größenordnung, die genügt, das Wolfram des Glühwendels zu verdampfen.
Ich nenne diesen Effekt "Plasmen-Selbstinduktion"
soweit ersteinmal...
sanftwasser
04.04.18, 17:43
Wünsche Dir viel Erfolg!
Vielleicht ist Dir diese Arbeit hilfreich:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.035001
Es geht noch weiter...
oder soll ich jetzt aufhören ?
Hallo nisus,
oder soll ich jetzt aufhören ?
läuft Dein Erklärungsversuch nicht auf die Beschreibung des Kugelblitzes als physikalisches Plasma hinaus? Das Problem daran wäre aber, dass man da eben nicht weiß, wo die nötige Energie für die lange Aufrechterhaltung des Plasmas eigentlich herkommen soll. Ohne Energiezufuhr gibt es sofort Rekombinationsprozesse, welche das Plasma in kürzester Zeit zerstören, wie es beim normalen Blitz ja auch stattfindet.
Dass so ein Plasma durch Festkörper einfach so hindurchwandern kann, ist meiner Meinung nach mit der gängigen Physik nicht vereinbar.
Hallo nisus,
läuft Dein Erklärungsversuch nicht auf die Beschreibung des Kugelblitzes als physikalisches Plasma hinaus? Das Problem daran wäre aber, dass man da eben nicht weiß, wo die nötige Energie für die lange Aufrechterhaltung des Plasmas eigentlich herkommen soll. Ohne Energiezufuhr gibt es sofort Rekombinationsprozesse, welche das Plasma in kürzester Zeit zerstören, wie es beim normalen Blitz ja auch stattfindet.
Dass so ein Plasma durch Festkörper einfach so hindurchwandern kann, ist meiner Meinung nach mit der gängigen Physik nicht vereinbar.
Eine neuere Beobachtung aus China hat da eine "profanere" Erklärung für Kugelblitze:
...
Die mit der Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichneten Lichtspektren enthielten charakteristische Spektrallinien, die von bestimmten Atomen herrührten. So ließ sich erkennen, dass der etwa dreißigtausend Grad heiße Blitzkanal ionisierte Stickstoffatome enthielt, die jeweils zwei Elektronen verloren hatten. Im Kugelblitz hingegen leuchteten vor allem ionisierte Atome der Elemente Silizium, Eisen und Kalzium, denen jeweils ein Elektron fehlte. Beim Einschlag des Blitzes in den Boden waren diese Atome verdampft. Offenbar war der Kugelblitz nicht ganz so heiß wie der Blitzkanal. Seine exakte Temperatur konnten die Forscher indes nicht bestimmen.
Der beobachtete Kugelblitz war nach Aussagen der Forscher eine heiße, leuchtende Wolke, die Silizium und andere Atome aus dem Erdreich enthielt. Dies stünde im Einklang mit der Theorie von Abrahamson und Dinniss, die dem Silizium aus dem Erdboden die entscheidende Rolle beim Auftreten des Kugelblitzes zuweist. Ping Yuan und seine Kollegen wollen nun im Labor künstliche Kugelblitze erzeugen, indem sie die in der Natur vorgefundenen Bedingungen nachbilden.
Der komplette Artikel ist hier
http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-mehr/phaenomen-kugelblitz-scharfer-blick-in-den-feuerball-12772519.html
Hallo Hawkwind,
Eine neuere Beobachtung aus China hat da eine "profanere" Erklärung für Kugelblitze
das deckt sich mit der Erklärung aus der deutschen Wkipedia ;) . Vielleicht sollte man ja im Forum mal ganz oben den Hinweis anpinnen, dass vor dem Eintragen von Beiträgen grundsätzlich zuerst die WP gelesen werden sollte.
Wie erwähnt, ist es mir in vollem Umfang bewusst, daß es einem Plasma - im Sinne ionisierter Gase - nicht möglich ist, Festkörper ungehindert zu durchdringen.
Um den Erklärungen vorzugreifen, weise ich darauf hin, daß es sich bei einem Kugelblitz eher um ein Strahlenbündel handelt.
Der beschriebene Versuch, in dem ich mit Leuchtstoffröhren experimentiert habe soll lediglich aufzeigen, wie ein fließender Strom in sehr kurzen Intervallen unterbrochen werden kann und daß, betrachtet man meinen Erklärungsansatz, auch tatsächlich Plasmen in Selbstinduktion gebracht werden können.
Die von chinesischen Forschern beschriebenen Ergebnisse aus Beobachtungen eines Blitzes, oder besser, die Beobachtungen eines durch einen Blitz hervorgerufenen Effektes, habe ich so auch gelesen nur nicht erwähnt, da Bildmaterielien fehlen, aus denen diese wohl eindeutigen Beobachtungen hervorgingen...
Was daran natürlich interessant ist, daß es eine Vollfarb-Spektren-Emission gibt. Mir ist es daher allerdings nicht begreiflich, wie bei einem Vollfarbspektrum einzelne Spektrallinien identifiziert worden sollen wollen sein.
Betrachte ich zum Beispiel das Spektrum einer Xenon-Lichtbogenlampe, die immerhin 98 % des sichtbaren, elektromagnetischen Spektrums emittiert, sind darin natürlich auch Wellenlängen enthalten, die mit elementspezifischen Spektrallinien übereinstimmen.
Da Augenzeugenberichte zu Kugelblitzen in einigen Punkten übereinstimmen, so auch in der beachtlichen Zeitspanne der Existenz dieses Phänomens von mehren Sekunden, ist die Frage sicher berechtigt und grundbezogen, wie die Energie innerhalb der Kugel solange gespeichert bleiben / sein kann.
Es handelt sich eben nicht um ein Plasma.
Plasmen strahlen ihre beaufschlagte Energie in die Umgebung ab. Damit sind sie für menschliche Wahrnehmung sehr heiß. Bei Augenzeugenberichten wird nun eben nicht von bemerkbaren Temperaturen gesprochen. Auch soll Regen einfach durch die Leuchterscheinung ungehindert hindurchfallen können, was bei einem derart heißen Plasme nicht der Fall sein würde.
Von welchen Energiemengen innerhalb eines Kugelblitzes überhaupt die Rede sein kann, verlangt nach einer mathematischen Darstellung, welche Zusammenhänge Energie innerhalb einer Kugel speichern können, wobei hierin das "wie" vorerst nicht entscheidend ist, obwohl ich dazu schon einen Lösungsansatz geliefert habe, der auch weiter verfolgt wird.
Um einen mathematischen Rahmen zu schaffen, betrachte ich zuvor, daß nirgends eine Erwähnung aus Augenzeugenberichten abgeleitet werden kann, die vermuten ließe, Kugelblitze könnten kleiner sein, als es Orangen groß sind. Also muss die Erscheinung eines Kugelblitzes eine Mindestgröße aufweisen. Berichte von Handball- oder gar Fußballgröße hingegen existieren wohl.
Darin finde ich meinen ersten Ansatz zur Energieabschätzung.
Mathematisch ist es so, daß eine Energiedichte mit " J / m^3 " überführt werden kann in " N / m^2 " , ohne dabei den Zahlenmäßigen Betrag des Wertes zu ändern. Damit stehen Energiedichte und Lichtdruck in direktem zusammenhang.
Daraus lässt sich ableiten, daß eine energiegeladene Kugel für einen Zeitintervall nur deshalb existieren kann, weil durch deren Oberfläche weniger Energie abgestrahlt werden kann, als in dem Volumen der Kugel gespeichert ist. Damit muss Zeit vergehen, bis dieses Verhältnis ausgeglichen ist.
Wie in meinem Ansatz zur Beschreibung der Beschaffenheit eines Kugelblitzes dargestellten Zusammenhangs, ist die sichtbare Erscheinung des Kugelblitzes nur ein Nebeneffekt der Energiespeicherung. Gewissermaßen als Residualerscheinung zu verstehen. Wie auch zum Beispiel bei der Entstehung von Röntgenstrahlen in einer Röhre. Darin verursachen die in eine Metalloberfläche eindringenden Elektronen die Emission eines Photons, dessen Wellenlänge der Röntgenstrahlung entspricht. Dabe liegt ein Wirkungsgrad von etwa 1 % vor , bezogen auf die eingebrachte, elektrische Energie.
Es wird also lediglich 1 % der Energie in Form von Röntgenstrahlung emittiert !
Ebenso auch bei einem Kugelblitz. Da es sich bei dem ausgesandten Licht um einen Nebeneffekt der inneren Gegebenheiten handelt, kann darüber zwar eine Abschätzung der beinhalteten Energiemenge abgeleitet werden, aber die tatsächliche Erscheinung des Kugelblitzes verliert über das ausgesandte Licht sehr geringe Energiemengen und kann so längere Zeit bestehen.
sanftwasser
05.04.18, 20:32
Ich finde Deine Argumentation sehr vernünftig. Gefällt mir.
Es könnte für äußerlich ähnliche Phänomene ja unterschiedliche inhaltliche Voraussetzungen geben. Vielleicht gelingt es, ein Auge in Deine Versuchsanordnung einzuschleusen?
(Zu WP gibt es eine interessante Notiz: http://www.sueddeutsche.de/digital/wikipedia-ueber-hundert-fehler-super-1.2784114 )
Nur mal blöd gefragt: gehen deine Erklärungsversuche etwa in die Richtung, die diese Autoren vorschlagen:
JJ Lowke - Journal of Physics D: Applied Physics, 1996 - iopscience.iop.org
"A theory of ball lightning as an electric discharge"
http://fulviofrisone.com/attachments/article/243/d60518.pdf
... schon erstaunlich, wie wenig man wirklich weiss über dieses Phänomen.
Der Link zu dem Artikel des Hr. J. J. Lowke ist eine gute Bereicherung meiner Vorstellungen. Daraus sind Augenzeugenberichte zu entnehmen, die ich bisher nicht kannte, aber deren Informationsgehalt durchaus bedeutsam ist.
Die in dem Artikel dargestellte Annahme, der Kugelblitz folge einer Spur elektrostatischer Felder auf der Erdoberfläche, entspricht auch meinen Ansichten, nur in umgekehrter Weise. Was den fachlichen Inhalt anbelangt, auf Werte und Daten bezogen, stellt dieser Artikel ebenso eine interessante Quelle dar.
An der Stelle allerdings, an welcher davon gesprochen wird, der Kugelblitz würde aus dem elektrostatischen Feld auf der Erdoberfläche über die Raumladungsdichte energetisch gespeist werden, unterscheidet sich diese Annahme von meiner. Auch, daß es lediglich eine Glimmentladung sei, würde ich in diesem Zusammenhang nicht vermuten.
Da der Artikel sich auf Kugelblitze bezieht, die im wesentlichen nach Einschlägen von Linearblitzen auftraten, ist darin auch ein weiterer Unterschied zu meiner Betrachtungsweise, weil ich das Phänomen als Einzelobjekt betrachte, welches seine enthaltene Energie erst beim Abklingen im vollen Umfang frei gibt. Demnach verlange ich zwar nach einem genügend starken, elektrostatischen Feld, jedoch nicht nach einem schon auftretenden Blitz als Auslöser der Erscheinung.
Die aus dem Artikel zu vermutende Häufigkeit, mit der dieser Effekt eines Kugelblitzes auftreten könnte, liegt höher, als es durch meine Deutung zu erwarten wäre. Wenn ich Unrecht behalte, liegt die Wahrscheinlichkeit, daß ein Kugelblitz auf diese von mir angenommene Weise entstünde,
gar bei "Null" ...
Meiner Ansicht nach enthält ein Kugelblitz den selben Betrag an Energiemenge, wie es in einem Linearblitz der Fall ist. Weiter behaupte ich auch noch, worauf ich auch noch eingehen werde, daß ein Kugelblitz auch im Vakuum stabil existieren kann. Darauf stützt sich ein Teil meiner experimentellen Herangehensweise, diesen Effekt im Labormaßstab nachbilden zu können.
Im Zusammenhang mit dem verlinkten Artikel bin ich auf eine Deutung gestoßen, die es ausschließt, innerhalb eines Linearblitzes würden Fusionsprozesse ablaufen können, weil die Ausschüttung von Neutronen zwar auf Kernprozesse zurückführbar sei, aber nur darauf begründet, daß hochenergetische Photonen aus Stickstoffatomen eben diese Neutronen herausschlagen und so eine Kernumwandlung zu Kohlenstoff stattfinde, die über Betazefallsprozesse angezeigt werde.
Da Kugelblitze nun sehr seltene Erscheinungen sind, wahrscheinlich von allen Blitzformationen die seltenste überhaupt, sind auch die zur Entstehung herrschenden Bedingungen entsprechend selten.
Wenn ich nun davon ausgehe, ein Kugelblitz sei eine spezielle Form der Selbstinduktion, bedingt diese Annahme im folgenden den Punkt, wie ich es vormals schon angedeutet habe, daß diese Erscheinung eben rein aus Elektronen besteht. Damit ist es ausgeschlossen, daß darin ionisierte Atome die Lichtemission bedingen.
Für meine experimentellen Erkundungen dieser These, bin ich vorerst noch auf Niederdruck-Gasentladungsröhren angewiesen, wie auch eine Leuchtstoffröhre mit in diese Gruppe zählt.
Um die Betrachtung des Energiegehaltes mathematisch darzustellen, war mein erster Ansatz ja darüber, das eine Mindestgröße der Erscheinung vorliege.
Zur weiteren Betrachtung sehe ich es von Bedeutung, daß Kugelblitze zwar farblich das gesamte sichtbare Spektrum einnehmen können, dies aber nicht in jedem Moment tun. Damit meine ich, sie sind variabel monochromatisch.
Zur Darstellung meiner Ansicht, beziehe ich mich im Weiteren auf ein imaginäres, konkretes Beispiel.
Zuvor allerdings möchte ich aufzeigen, woran ich die Mindestgröße eines Kugelblitzes anknüpfe.
Da zu betrachten gilt, Energiedichte und Strahlungsdruck stehen in direktem Zusammenhang, ergibt sich im Falle einer Kugel die Bezihung zwischen Volumen und Oberfläche. Um zeitlich stabil eine Erscheinung zu erzeugen, die aus dem Verhältnis von enthaltener zu abgestrahlter Energie hervorgeht, muss das Verhälnis zwischen Volumen und Oberfläche so gestaltet sein, daß betragsmäßig ein größerer Wert Energie enthalten ist, als die Oberfläche der Kugel in der Lage ist, bei dieser Energiedichte abzustrahlen. Dieses Verhältnis tritt mathematisch bei allen Kugelradien auf, die für die Kugeloberfläche einen kleineren Wert ergeben, als für das Volumen, wenn die Werte betragsmäßig verglichen werden. Damit verlangt die Betrachtung nach der Gleichsetzung der Formeln von Volumen und Oberfläche einer Kugel.
Für den Betrag aus dieser Gleichsetzung von :
Ao = 4 * pi * r^2
und
V = 4 / 3 * pi * r^3
ergibt sich
Ao = V mit |36pi|
Daraus lässt sich nun berechnen, wie groß ein Radius sein muss, um im Betrag für Oberfläche und Volumen gleiche Werte zu erhalten.
|36pi| ~ 113,09
Im Falle einer Kugel ist daraus folgend der Radius für diese Bedingung zu berechnen.
Ausgehend vom Volumen, berechnet sich der Radius einer kugel zu
r = (( 3 * V ) / (4 * pi ))^(1 / 2 ) [ V = |36pi| * cm^3 ]
Damit steht für einen Radius ab 3 cm die gestellte Bedingung.
Verglichen mit den Augenzeugenberichten ist dieser Radius annehmbar deckungsgleich mit dem Radius einer Orange.
Der imaginäre Kugelblitz besitz für mein Beispiel also
einen Durchmesser von 6 cm .
Da das gesamte sichtbare elektromagnetische Spektrum in der Farbwiedergabe bereit steht, ist die Farbe frei wählbar. Allerdings gilt definitiv der Zusammenhang, daß mit kleinerer Wellenlänge der emittierten Photonen auch eine größere Energiedichte einhergeht. Also ist ein blau / grüner Kugelblitz höher energetisch, als ein orange / gelber oder ein roter.
Für mein beispiel nehme ich die Farbe "grün"
mit einer Wellenlänge von l = 570 e-9 m ,
was einer Frequenz von f = 5,3 e14 Hz entspricht.
Zur Berechnung der Energie eines einzelnen Photons verwende ich den gerundeten Wert für
das Planck`sche Wirkungsquantum von h = 6,626 e-34 J * s^-1
Da E = h * f , ergibt sich für ein einzelnes, grünes Photon der Beispielrechnung ein Energiegehalt von gerundet Eg = 3,512 e-19 J
Um nun mit diesem Wert für die Energie eines Photons, auf den Energiegehalt innerhalb der Kugel schließen zu können, betrachte ich, daß der Radius der Kugel mit r = 0,03 m in seiner Distanz aus Photonen gebildet sein muss.
Daraus erbibt sich eine Menge von r / l = 52.632 Photonen
Diesen Wert betrachte ich nun als Radius der Kugel und setze ihn in die Formel zur Volumenberechnung einer Kugel ein,
was zum Ergebnis von M = 6,1 e14 Photonen
innerhalb einer Kugel mit r = 3 cm führt.
Diese Menge an Photonen bildet in Verbindung mit der Einzelenergie eines Photons die Gesamtenergie von Ep = M * Eg zu
Ep = 2,14 e-4 J
Da diese Energie nun aber lediglich der Energiemenge entspricht, die innerhalb des Zeitintevalls, einer einzelnen Periode der Frequenz des emittierten Lichts, ausgesendet wird, muss diese Energiemenge noch auf die Zeit bezogen werden. Eine einzelne Periode besitzt die Periodendauer von t = 1 / f
womit die Zeit zu t = 1,75 e-17 s für eine Periode anzugeben ist.
Damit lässt sich für einen beispielbezogenen Kugelblitz
eine Leistung von P = Ep / t
zu 1,22 e13 Watt berechnen.
Das ist natürlich ein gigantischer Wert.
Wenn ich allerdings davon ausgehe, das zur Erzeugung eines Kugelblitzes ähnliche Energiemengen zur Verfügung stehen, wie ein Linearblitz in der Lage ist frei zu setzen, was sich laut google auf etwa 1,21 Giga-Watt beläuft und der Blitz innerhalb von 0,01 Sekunden vorüber ist, kann davon ausgegangen werden, daß der Kugelblitz auch innerhalb dieser Zeitspanne entsteht.
Aus meiner Sicht ist es so, daß ein Kugelblitz keiner weiteren äußeren Energiezufuhr bedarf. Da also die Leistung des Kugelblitzes auf die Zeitspanne von einer Sekunde bezogen ist, aber die Auslösung lediglich 0,01 Sekunden beträgt, kann dem Kugelblitz nur die Energiemenge zugführt werden, die zu einer Leistung von 1,22 e11 Watt führt. Mit der angenomenen Emission von Photonen mit einem Wirkungsgrad
von 1 % bezogen auf die eingebrachte, elektrische Energie ( in Anlehnung an den Wirkungsgrad einer Röntgenröhre ),
verbleibt eben angenähert die Leistung von 1,22 e9 Watt für einen Kugelblitz. Daher gehe ich eben davon aus, das ein Kugelblitz die gleiche Energiemenge beinhaltet und speichert, wie ein Linearblitz in Millisekunden frei werden lässt. Durch die innere Beschafffenheit des Kugelblitzes wird diese Energie über einen längeren Zeitraum abgegeben.
Damit führe ich die Augenzeugenberichte aus dem verlinkten Artikel
von Hr. J. J. Lowke, wonach unterhalb des Kugelblitzes Koronaentladungen auf dem Erdboden beobachtet wurden, darauf zurück, daß dies ein Effekt ist, der den Potentialausgleich des Kugelblitzes bedingt. Nicht, daß die Koronaentladungen den Kugelblitz speisen und lenken, sondern, daß diese Koronaentladungen durch den Kugelblitz erst erzeugt werden und so der Weg des Kugelblitzes zu einem Potential führt, welches ihn zum Abreagieren in Ausgleich bringt, weil dort das entsprechend positive Potential besteht, welches der beinhalteten Ladungsmenge des Kugelblitzes entspricht.
soweit ersteinmal.
Demnach verlange ich zwar nach einem genügend starken, elektrostatischen Feld, jedoch nicht nach einem schon auftretenden Blitz als Auslöser der Erscheinung.
Ist das ein äußeres Feld oder als Bestandteil des Kugelblitzes gedacht?
Trifft ein derartiges "Couple" nun auf ein Hindernis, überträgt sich der elektrische Impuls der Elektronen auf die Elektronen der Atomrümpfe des vermeindlichen Körpes und so kann die Erscheinung Kugelblitz durch Körper dringen, ohne Spuren zu hinterlassen.
Das ist ein interessanter Vorschlag. Ich bin aber nicht sicher, ob das als Erklärung schon ausreicht, weil dabei ein großer Teil des Impulses auf den Atomkern übertragen werden kann. Es kann hier auch Ionisation auftreten, so dass die vorhandene Energie schnell und effektiv absorbiert wird.
@Bernhard :
Ich zweifle eher an meinen Deutungen und Erklärungsversuchen, als an den Augenzeugenberichten.
Das elektrische Potential, welches im Zusammenhang mit deiner Frage steht,
wäre für die Initialisierung notwendig, also als äußeres Feld.
Ich habe mir das mit der Energie des Kugelblitzes nochmal überlegt.
1,22 e13 Watt ... absolut unrealistisch. Was mir aufgefallen ist, ich habe
damit den Energiegehalt berechnet, der maximal möglich sein kann,
wenn die Kugel zu 100 % aus Energie in Form von Photonen vorläge.
Deswegen meinte ich ja Anfangs, ich bin kein Profi und es wäre cool, wenn jemand da eine bessere Variante kennen würde, den Energiegehalt abzuschätzen.
Mathematisch besteht allerdings dennoch ein interessanter Zusammenhang meiner Berechnungen gegenüber der Äquivalenz von Masse und Energie.
Betrachte ich, daß E = m * c^2 ermöglicht, auf die Masse zu schließen, die mit Lichgeschwindigkeit bewegt sein müsste, um der angegebenen Energiemenge von 1,22 e13 J zu entsprechen, erhalte ich für diese Energie ein Massenäquivalent von m = 1,22 e 13 J / 9 e16 m^2 / s^2 = 1,3555 e-4 kg .
Wenn ich nun sage, der Kugelblitz besteht nur aus Elektronen, entspricht die Masse von 1,3555 e-4 kg, bezogen auf die gerundete Ruhemasse des Elektrons von m0 = 9,109 e-31 kg , einer Anzahl von 1,488 e26 Elektronen. Diese Menge lässt sich als Strom ausdrücken und
entspricht 1,488 e26 Elektronen * 1,602 e-19 C = 23,84 e6 Ampere .
Da nun in der Elektrotechnik eine Energie über E = U * I berechnet werden kann, lässt sich so die Spannung ermitteln, die in dem Beispiel herrschen müsste, um die Energie
von 1,22 e13 J zu erreichen. Also ergibt sich
U zu E / I mit 1,22 e13 J / 23,84 e6 A = 5,11 e5 V
Für ein einzelnes Elektron mit 5,11 e5 V bedeutet das eine Energie
von 5,11 e5 eV [511 keV ] was der Energiemenge der Annihilation zwischen einem Elektron und einem Positron entspricht. Auf die Ruhemasse eines Elektrons bezogen, ist über die Masse- Energieäquivalenz ein identischer Wert für die Spannung errechenbar.
Also...Blitze mit bis zu 400 Kilo-Ampere sind extrem selten, aber möglich.
Bei 23 Mega-Ampere verlässt mich der Glaube :D
Wenn der Kugelblitz nun aus Elektronen bestünde, die derartige Energien besäßen, wäre es vergleichbar mit Betastrahlung der Energie mehrer MeV .
Aber selbst diese Intensität der Betastrahlung vermag nur 4 mm Glas zu durchdringen, was etwa einer Glasscheibendicke entspricht. Also ist eine Wand in Bezug auf Betastrahlung undurchdringlich.
Da ist wirklich die Frage @Bernhard , was die Aussage in meinem Beispiel konkret beinhaltet, um daraus eine Erklärung zu gestalten.
Ich denke dabei so, daß die im Kugelblitz enthaltenen Elektronen auf einer spezifischen Bahn in Bewegung sind, die nicht linear ist. Wie beschrieben, würde ich eine Kreisbahn, oder zumindest eine, um ein gemeinsames Zentrum zweier Elektronen führende Bewegung betrachten.
Bei Kontakt dieses "Knotens" mit einem Atom, würde der elektrische Impuls wesentlich auf die Atomhülle übertragen, aber nicht auf den Kern.
Wie bei einem Stoßpendel etwa, würde dieser Impuls durch die Atomhülle wandern und in den Moment des Verschwindens auf der einen Seite, auf der anderen Seite austreten und dort mit gleicher Eigenschaft weiter bestehen.
Auch beim Betazefall ist aufgezeigt, daß die wesentliche Energiemenge in den Leptonen verbleibt. Nur wenige eV verbleiben im neu entstandenen Atomkern.
Betastrahlung, in Form von Elektronen, wird von Atomen durch viele Einzelstöße gebremst. Sie bewegt sich longitudinal. Darin ist auch deren ionisierender Charakter begründet. Da es sich allerdings in meiner dargestellten Weise um ein System handelt, ist es eher ein Verschiebungsstrom, der innerhalb der Materie ausgelöst wird. Ein Festkörper bietet dem Kugelblitz demnach als Dielektrikum eine Basis für diesen Verschiebungsstrom. Da die Elektronen im Kugelblitz mit hoher Energie geladen sind und daher deren Spannung entsprechend hoch ist, verliert der Ohm´sche Widerstand des Körpers an Tragweite. Wie zum Beispiel in Varistoren, bei denen zum Beispiel Zinkoxid Anwendung findet, zeigt sich mit steigender Spannung eine extreme Abnahme des Differentiellen Widerstandes und es kommt zu niederohmigen Leitungsvorgängen. Das Prinzip kann auch für andere Festkörper gelten. Gewissermaßen ist es als "elektrostatische Sättigung" zu verstehen, ähnlich einem Spannungsüberschlag.
Mit diesen Annahmen führe ich den Gedanken, weshalb Kugelblitze ungehindert Körper durchdringen können. Aus relativistischer Sich gilt noch, daß dur die hohe Bahngeschwindigkeit der Elektronen, diese bewegten Elektronen weniger intensiv mit ihrer unbewegten Umgebung in Wechselwirkung stehen, was weiter den Effekt verstärkt, der sie ungehindert Körper durchdringen lässt.
Für die Art der besonderen Bewegungsform schlage ich vor, den Zusammenhang von magnetischer Feldkonstante und elektrischer Feldkonstante zu betrachten. Auf eine bewegte Ladung wirken, wie erwähnt, zwei Kräfte ein, wenn sie in konstanter Geschwindigkeit bewegt sind.
Das ist die elektrische Abstoßungskraft, welche konstant ist bezogen auf die Ladungsmenge und dieser entgegen gerichtet die Lorentz- Kraft, welche aber mit der Geschwindigkeit der Ladungsträger korelliert.
Da besteht auf die Lorentzkraft bezogen der Zusammenhang zur Geschwindigkeit, daß diese einen Wert erreicht, welcher dem Betrag der elektrisch abstoßenden Kraft dann gleich ist, wenn die Lichtgeschwindigkeit angenähert ist. Somit können Ladungsträger kräftefrei nebeneinander geführt werden. Dieser Zusammenhang führte auch J. C. Maxwell zur Annahme der elektromagnetischen Welle, welche auch bestätigt werden konnte.
In den hier geschilderten Auffassungen erkenne ich den Ansatz, aus dem heraus ich meine Thesen angehe. Als besondere Eigenschaft der bewegten Ladungen in einem Kugelblitz sehe ich die Eigenschaft der Ladungsträger, bei Bewegung in ihrer Umgebung ein Magnetfeld zu erzeugen. Wenn nun zwei Elektronen hochenergetisch in geringen Abstand zueinander bewegt sind und die treibende Kraft ( Spannungspotential ) schlagartig entfällt, geht daher auch die gerichtete Kraft verloren, aus welcher heraus die Bewegungsrichtung der Elektronen bedingt war. In diesem Moment verbleiben nur noch die beiden erwähnten Kräfte der Elektrizität. Für diesen Zusammenhang besteht die Forderung, daß das bewegungsbedingte, induzierte Magnetfeld der Elektronen, bei dem geringen, zueinander bestehenden Abstand, die benachbarten Ladungsträger so beeinflust, daß diese auf einer Kurve abgelenkt werden. Dieser Effekt stell eine rückbezogene Wechselwirkung dar und bringt alle Ladungsträger in eine so vorgeschriebene Bahn, welche lokal die Energie der Ladungsträger durch verwinden des elektrischen und magnetischen Feldes speichrt. Nach außen hin verliert dieser systematische Komplex dann Ennergie, wenn die Bewegung der Elektronen innerhalb dieses Zusammenhangs die Richtung umkehrt. Es wird fortwährend eine Schwingungvollführt, die zur Emission von elektromagnetischen Photonen führt.
Daraus könnte abgeleitet werden, mit welcher Geschwindigkeit die Elektronen in Bewegung sind.
Die Frequenz des emittierten Photons muss identisch sein mit der Schwingungsdauer einer Richtungsumkehr innerhalb des Komplexes.
soweit ersteinmal.
sanftwasser
08.04.18, 20:18
Bestechend. Du sprichst von Bremsstrahlung?
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