Kugelblitz
Kugelblitze sind ein seltenes und unerklärliches Phänomen, das als leuchtende, kugelförmige Objekte beschrieben wird, deren Durchmesser von Erbsengröße bis zu mehreren Metern reicht. Obwohl das beobachtete Phänomen normalerweise mit Gewittern in Verbindung gebracht wird, dauert es Berichten zufolge wesentlich länger als der Sekundenbruchteil eines Blitzes und unterscheidet sich vom Elmsfeuer. ⓘ
Einige Berichte aus dem 19. Jahrhundert beschreiben Kugeln, die schließlich explodieren und einen Schwefelgeruch hinterlassen. Beschreibungen von Kugelblitzen tauchen in einer Vielzahl von Berichten über die Jahrhunderte auf und haben die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich gezogen. Im Januar 2014 wurde ein optisches Spektrum eines vermeintlichen Kugelblitzes veröffentlicht, das auch ein Video mit hoher Bildrate enthält. In Laborexperimenten wurden Effekte beobachtet, die Berichten über Kugelblitze visuell ähneln, doch ist unklar, wie diese mit dem angeblichen Phänomen zusammenhängen. ⓘ
Wissenschaftler haben im Laufe der Jahrhunderte eine Reihe von Hypothesen zur Erklärung von Berichten über Kugelblitze aufgestellt, aber es gibt nur wenige wissenschaftliche Daten über Kugelblitze. Die Vermutung, dass es Kugelblitze gibt, beruht auf Berichten über öffentliche Sichtungen, die zu widersprüchlichen Ergebnissen führen. Aufgrund des Mangels an reproduzierbaren Daten bleibt die Existenz von Kugelblitzen als eigenständiges physikalisches Phänomen unbewiesen. ⓘ
Als Kugelblitz bezeichnet man eine wissenschaftlich beobachtete, kugelförmige Leuchterscheinung meist in der Nähe eines Gewitters. Dem von Augenzeugen widersprüchlich beschriebenen Phänomen kommen Modelle und Demonstrationsexperimente aus dem Bereich der Physik nur in Teilaspekten nahe. Erklärungsversuche schließen Sinnestäuschungen ein. ⓘ
Historische Berichte
Kugelblitze sind eine mögliche Quelle für Legenden, die leuchtende Kugeln beschreiben, wie z. B. die mythologischen Anchimayen aus der argentinischen und chilenischen Mapuche-Kultur. ⓘ
Statistischen Untersuchungen von 1960 zufolge wurden Kugelblitze von 5 % der Erdbevölkerung gesehen. Eine andere Studie analysierte Berichte über 10.000 Fälle. ⓘ
Gervase von Canterbury
Die Chronik von Gervase von Canterbury, einem englischen Mönch, enthält den möglicherweise frühesten bekannten Hinweis auf Kugelblitze, datiert auf den 7. Juni 1195. Darin heißt es: "In der Nähe von London ging ein wunderbares Zeichen nieder", das aus einer dichten und dunklen Wolke bestand, aus der eine weiße Substanz austrat, die unter der Wolke eine kugelförmige Gestalt annahm, aus der eine feurige Kugel auf den Fluss fiel. ⓘ
Der emeritierte Physiker Professor Brian Tanner und der Historiker Giles Gasper von der Universität Durham stellten fest, dass der Eintrag in der Chronik wahrscheinlich einen Kugelblitz beschreibt und dass er anderen Berichten ähnelt: "Gervases Beschreibung einer weißen Substanz, die aus der dunklen Wolke kommt, als sich drehende feurige Kugel fällt und dann eine horizontale Bewegung ausführt, ähnelt sehr den historischen und zeitgenössischen Beschreibungen von Kugelblitzen .... Es ist faszinierend zu sehen, wie sehr Gervases Beschreibung aus dem 12. Jahrhundert mit modernen Berichten über Kugelblitze übereinstimmt." ⓘ
Großes Gewitter von Widecombe-in-the-Moor
In einem frühen Bericht wird über das große Gewitter in einer Kirche in Widecombe-in-the-Moor, Devon, in England, am 21. Oktober 1638 berichtet. Während des schweren Unwetters starben vier Menschen und etwa 60 erlitten Verletzungen. Zeugen berichteten, dass ein 2,4 m (8 Fuß) großer Feuerball in die Kirche eindrang und sie fast zerstörte. Große Steine von den Kirchenmauern wurden auf den Boden und durch große Holzbalken geschleudert. Der Feuerball zertrümmerte angeblich die Kirchenbänke und viele Fenster und erfüllte die Kirche mit einem üblen Schwefelgeruch und dunklem, dichtem Rauch. ⓘ
Der Feuerball teilte sich Berichten zufolge in zwei Segmente, von denen eines durch ein aufgeschlagenes Fenster austrat und das andere irgendwo im Inneren der Kirche verschwand. Aufgrund des Feuers und des Schwefelgeruchs erklärten die Zeitgenossen den Feuerball als "den Teufel" oder als "Flammen der Hölle". Später wurde der ganze Vorfall zwei Personen angelastet, die während der Predigt in den Kirchenbänken Karten gespielt und damit den Zorn Gottes auf sich gezogen hatten. ⓘ
Die Schaluppe Catherine and Mary
Im Dezember 1726 druckten mehrere britische Zeitungen einen Auszug aus einem Brief von John Howell von der Schaluppe Catherine and Mary:
Als wir am 29. August durch den Golf von Florida fuhren, fiel eine große Feuerkugel aus dem Element und spaltete unseren Mast in zehntausend Stücke, wenn es möglich wäre; spaltete unseren Hauptbalken, auch drei Planken der Seite, unter Wasser, und drei des Decks; tötete einen Mann, einem anderen wurde die Hand abgetrennt [sic], und wenn es nicht für die heftigen Regenfälle gewesen wäre, wären unsere Segel von einer Feuersbrunst getroffen worden. ⓘ
HMS Montague
Ein besonders großes Exemplar wurde 1749 "unter der Autorität von Dr. Gregory" gemeldet:
Admiral Chambers, der am 4. November 1749 an Bord der Montague war, machte kurz vor Mittag eine Beobachtung ... er sah einen großen blauen Feuerball, der etwa drei Meilen [5 km] von ihnen entfernt war. Sie setzten sofort die Toppsegel, aber der Ball kam so schnell auf sie zu, dass sie, bevor sie die Hauptwende setzen konnten, beobachteten, wie der Ball fast senkrecht aufstieg und nicht mehr als vierzig oder fünfzig Yards [35 oder 45 m] von den Hauptketten entfernt war, als er mit einer Explosion losging, die so groß war, als ob hundert Kanonen gleichzeitig abgefeuert worden wären, und einen starken Schwefelgeruch hinterließ. Durch diese Explosion wurde der Großmast in Stücke gerissen, und der Hauptmast sank bis auf den Kiel. ⓘ Fünf Männer wurden niedergeschlagen, einer von ihnen erlitt schwere Prellungen. Kurz vor der Explosion schien die Kugel die Größe eines großen Mühlsteins zu haben.
Georg Richmann
Ein Bericht aus dem Jahr 1753 berichtet von einem tödlichen Kugelblitz, als Professor Georg Richmann aus Sankt Petersburg, Russland, einen Drachenflugapparat konstruierte, der Benjamin Franklins Vorschlag aus dem Jahr zuvor ähnelte. Richmann nahm an einer Sitzung der Akademie der Wissenschaften teil, als er einen Donner hörte und mit seinem Kupferstecher nach Hause lief, um das Ereignis für die Nachwelt festzuhalten. Während des Experiments erschien ein Kugelblitz, wanderte an der Schnur entlang, traf Richmann an der Stirn und tötete ihn. Die Kugel hatte einen roten Fleck auf Richmanns Stirn hinterlassen, seine Schuhe waren aufgesprengt und seine Kleidung war versengt. Sein Stecher wurde bewusstlos geschlagen. Der Türrahmen des Zimmers war gespalten und die Tür aus den Angeln gerissen. ⓘ
HMS Warren Hastings
In einem englischen Tagebuch wird berichtet, dass während eines Sturms im Jahr 1809 drei "Feuerkugeln" erschienen und das britische Schiff HMS Warren Hastings "angriffen". Die Besatzung beobachtete, wie eine Kugel herunterkam, einen Mann an Deck tötete und den Hauptmast in Brand setzte. Ein Besatzungsmitglied ging hinaus, um den Gefallenen zu bergen, und wurde von einer zweiten Kugel getroffen, die ihn zurückwarf und ihm leichte Verbrennungen zufügte. Ein dritter Mann wurde durch den Kontakt mit der dritten Kugel getötet. Die Besatzungsmitglieder berichteten anschließend von einem anhaltenden, üblen Schwefelgeruch. ⓘ
Ebenezer Cobham Brewer
Ebenezer Cobham Brewer beschreibt in seiner 1864 in den USA erschienenen Ausgabe von A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar den Kugelblitz". Er beschreibt sie als sich langsam bewegende Kugeln aus Feuer oder explosivem Gas, die während eines Gewitters manchmal auf die Erde fallen oder am Boden entlanglaufen. Er sagt, dass sich die Kugeln manchmal in kleinere Kugeln aufspalten und "wie eine Kanone" explodieren können. ⓘ
Wilfrid de Fonvielle
In seinem Buch Thunder and Lightning, das 1875 ins Englische übersetzt wurde, schrieb der französische Wissenschaftsautor Wilfrid de Fonvielle, dass es etwa 150 Berichte über Kugelblitze gegeben habe:
Kugelblitze scheinen besonders von Metallen angezogen zu werden; so suchen sie die Geländer von Balkonen oder auch Wasser- oder Gasrohre usw. Sie haben keinen besonderen Farbton, sondern erscheinen je nach Fall in jeder Farbe ... bei Coethen im Herzogtum Anhalt erschienen sie grün. M. Colon, Vizepräsident der Geologischen Gesellschaft von Paris, sah eine Blitzkugel langsam vom Himmel auf die Rinde einer Pappel herabfahren; sobald sie die Erde berührte, prallte sie wieder auf und verschwand, ohne zu explodieren. Am 10. September 1845 schlug eine Blitzkugel in die Küche eines Hauses im Dorf Salagnac im Tal von Correze ein. Diese Kugel rollte durch das Haus, ohne zwei Frauen und einem jungen Mann, die sich dort aufhielten, Schaden zuzufügen; als sie jedoch in einen angrenzenden Stall eindrang, explodierte sie und tötete ein Schwein, das sich zufällig dort aufhielt und das, da es nichts von den Wundern des Blitzes und des Donners wusste, es wagte, daran zu riechen, und zwar auf die unhöflichste und unpassendste Weise. ⓘ Die Bewegung solcher Kugeln ist bei weitem nicht sehr schnell - man hat sogar beobachtet, dass sie gelegentlich in ihrem Lauf innehalten, aber sie sind deswegen nicht weniger zerstörerisch. Eine Blitzkugel, die in die Kirche von Stralsund einschlug, schleuderte bei ihrer Explosion eine Reihe von Kugeln, die ihrerseits wie Granaten explodierten.
Zar Nikolaus II.
Zar Nikolaus II., der letzte Kaiser von Russland, berichtete, er habe in Begleitung seines Großvaters, Kaiser Alexander II., einen "feurigen Ball" gesehen:
Einmal waren meine Eltern verreist, und ich war mit meinem Großvater bei der Nachtwache in der kleinen Kirche in Alexandria. Während des Gottesdienstes gab es ein heftiges Gewitter, ein Blitz nach dem anderen zuckte, und es schien, als würden die Donnerschläge sogar die Kirche und die ganze Welt in ihren Grundfesten erschüttern. Plötzlich wurde es ganz dunkel, ein Windstoß von der offenen Tür blies die Flamme der Kerzen aus, die vor der Ikonostase brannten, es gab einen langen Donnerschlag, lauter als zuvor, und ich sah plötzlich einen feurigen Ball aus dem Fenster direkt auf den Kopf des Kaisers zu fliegen. Die Kugel (es war ein Blitz) wirbelte über den Boden, flog dann am Kronleuchter vorbei und durch die Tür hinaus in den Park. Mein Herz erstarrte, ich blickte meinen Großvater an - sein Gesicht war völlig ruhig. Er bekreuzigte sich genauso ruhig, wie er es getan hatte, als der feurige Ball in unsere Nähe geflogen war, und ich spürte, dass es ungehörig und nicht mutig war, sich so zu fürchten, wie ich es tat. Ich spürte, dass man nur auf das Geschehen schauen und an die Barmherzigkeit Gottes glauben musste, wie er, mein Großvater, es tat. Nachdem der Ball durch die ganze Kirche gegangen und plötzlich durch die Tür verschwunden war, sah ich meinen Großvater wieder an. Ein schwaches Lächeln lag auf seinem Gesicht, und er nickte mir mit dem Kopf zu. Meine Panik verschwand, und von da an hatte ich keine Angst mehr vor Stürmen. ⓘ
Aleister Crowley
Der britische Okkultist Aleister Crowley berichtete, dass er während eines Gewitters am Lake Pasquaney in New Hampshire, USA, im Jahr 1916 Zeuge einer "kugelförmigen Elektrizität" wurde. Er war in einer kleinen Hütte untergebracht, als er, in seinen eigenen Worten ⓘ
...bemerkte, was ich nur als ruhiges Erstaunen bezeichnen kann, dass eine schillernde Kugel aus elektrischem Feuer, anscheinend zwischen sechs und zwölf Zoll [15 und 30 cm] im Durchmesser, etwa sechs Zoll [15 cm] unterhalb und rechts von meinem rechten Knie stand. Als ich sie ansah, explodierte sie mit einem scharfen Knall, den man unmöglich mit dem ununterbrochenen Getöse von Blitz, Donner und Hagel oder mit dem des gepeitschten Wassers und des zertrümmerten Holzes verwechseln konnte, das draußen vor der Hütte einen Tumult verursachte. Ich spürte einen leichten Schlag in der Mitte meiner rechten Hand, die der Erdkugel näher war als jeder andere Teil meines Körpers. ⓘ
R. C. Jennison
R. C. Jennison vom Elektroniklabor der Universität Kent beschrieb seine eigene Beobachtung eines Kugelblitzes in einem 1969 in Nature veröffentlichten Artikel:
Ich saß in der Nähe des vorderen Teils der Passagierkabine eines Ganzmetallflugzeugs (Eastern Airlines Flug EA 539) auf einem späten Nachtflug von New York nach Washington. Das Flugzeug geriet in einen elektrischen Sturm, in dessen Verlauf es von einer plötzlichen hellen und lauten elektrischen Entladung eingehüllt wurde (0005 Uhr EST, 19. März 1963). Einige Sekunden danach tauchte eine glühende Kugel mit einem Durchmesser von etwas mehr als 20 cm aus der Pilotenkabine auf und bewegte sich etwa 50 cm von mir entfernt den Gang des Flugzeugs hinunter, wobei sie über die gesamte Strecke, über die sie beobachtet werden konnte, dieselbe Höhe und denselben Kurs beibehielt. ⓘ
Andere Berichte
- Willy Ley berichtet von einer Sichtung in Paris am 5. Juli 1852, "für die bei der französischen Akademie der Wissenschaften eidesstattliche Erklärungen abgegeben wurden". Während eines Gewitters sah ein Schneider, der neben der Kirche des Val-de-Grâce wohnte, eine Kugel von der Größe eines menschlichen Kopfes aus dem Kamin kommen. Sie flog durch den Raum, trat wieder in den Kamin ein, explodierte und zerstörte die Spitze des Schornsteins.
- Am 30. April 1877 drang eine Blitzkugel in den Goldenen Tempel in Amritsar, Indien, ein und verließ ihn durch eine Seitentür. Mehrere Menschen beobachteten die Kugel, und der Vorfall ist auf der Stirnwand des Darshani Deodhi vermerkt.
- Am 22. November 1894 ereignete sich in Golden, Colorado, ein ungewöhnlich lang anhaltender natürlicher Kugelblitz, was darauf schließen lässt, dass er künstlich aus der Atmosphäre hervorgerufen werden könnte. Die Zeitung Golden Globe berichtete:
Am vergangenen Montagabend wurde in dieser Stadt ein wunderschönes und doch seltsames Phänomen beobachtet. Der Wind war stark und die Luft schien voller Elektrizität zu sein. Vor, über und um die neue Ingenieurhalle der Bergbauschule spielten Feuerbälle eine halbe Stunde lang Fangen, zur Verwunderung und zum Erstaunen aller, die das Schauspiel sahen. In diesem Gebäude befinden sich die Dynamos und elektrischen Geräte der vielleicht besten elektrischen Anlage ihrer Größe im ganzen Bundesstaat. Wahrscheinlich war am letzten Montagabend eine Delegation aus den Wolken zu Besuch bei den Gefangenen der Dynamos, und sie hatten mit Sicherheit einen schönen Besuch und ein tolles Spiel zum Toben. ⓘ
- Am 22. Mai 1901 kam in der kasachischen Stadt Ouralsk im Russischen Reich (heute Oral, Kasachstan) während eines Gewitters "ein blendend leuchtender Feuerball" allmählich vom Himmel herab, drang dann in ein Haus ein, in dem 21 Menschen Zuflucht gesucht hatten, "verwüstete die Wohnung, brach durch die Wand in einen Ofen im Nebenzimmer ein, zertrümmerte das Ofenrohr und trug es mit solcher Gewalt fort, dass es gegen die gegenüberliegende Wand geschleudert wurde und durch das zerbrochene Fenster hinausging". Über diesen Vorfall wurde im darauf folgenden Jahr im Bulletin de la Société astronomique de France berichtet.
- Im Juli 1907 schlug ein Kugelblitz in den Leuchtturm von Cape Naturaliste in Westaustralien ein. Der Leuchtturmwärter Patrick Baird befand sich zu diesem Zeitpunkt im Turm und wurde bewusstlos geschlagen. Seine Tochter Ethel hielt das Ereignis fest.
- Ley berichtete über einen weiteren Vorfall in Bischofswerda, Deutschland. Am 29. April 1925 sahen mehrere Zeugen, wie eine lautlose Kugel in der Nähe eines Postboten landete, sich entlang eines Telefondrahtes zu einer Schule bewegte, einen Lehrer, der ein Telefon benutzte, umstieß und perfekt runde, münzgroße Löcher durch eine Glasscheibe bohrte. Ein 210 m langes Kabel wurde geschmolzen, mehrere Telefonmasten wurden beschädigt, ein unterirdisches Kabel wurde durchtrennt, und mehrere Arbeiter wurden zu Boden geworfen, blieben aber unverletzt.
- Eine frühe fiktionale Erwähnung des Kugelblitzes findet sich in einem Kinderbuch von Laura Ingalls Wilder, das im 19. Die Bücher gelten als historische Fiktion, aber die Autorin bestand immer darauf, dass sie tatsächliche Ereignisse aus ihrem Leben beschreiben. In Wilders Beschreibung erscheinen während eines Schneesturms im Winter drei einzelne Blitze in der Nähe eines gusseisernen Ofens in der Küche der Familie. Sie erscheinen in der Nähe des Ofenrohrs, rollen dann über den Boden und verschwinden erst, als die Mutter (Caroline Ingalls) sie mit einem Besen aus Weidenzweigen verjagt.
- Piloten im Zweiten Weltkrieg (1939-1945) beschrieben ein ungewöhnliches Phänomen, für das Kugelblitze als Erklärung vorgeschlagen wurden. Die Piloten sahen kleine Lichtkugeln, die sich in seltsamen Bahnen bewegten und als Foo-Fighter bezeichnet wurden.
- U-Boot-Fahrer im Zweiten Weltkrieg berichteten am häufigsten und konsequentesten von kleinen Kugelblitzen in der engen U-Boot-Atmosphäre. Es gibt immer wieder Berichte über die unbeabsichtigte Erzeugung von schwebenden Explosionskugeln, wenn die Batteriebänke ein- oder ausgeschaltet wurden, vor allem, wenn sie falsch geschaltet wurden oder wenn die stark induktiven Elektromotoren falsch angeschlossen oder abgeklemmt wurden. Ein späterer Versuch, diese Kugeln mit einer überschüssigen U-Boot-Batterie zu reproduzieren, führte zu mehreren Fehlschlägen und einer Explosion.
- Am 6. August 1944 durchschlug ein Blitz ein geschlossenes Fenster in Uppsala, Schweden, und hinterließ ein kreisrundes Loch mit einem Durchmesser von etwa 5 cm. Der Vorfall wurde von Anwohnern beobachtet und von einem Blitzverfolgungssystem der Abteilung für Elektrizität und Blitzforschung der Universität Uppsala aufgezeichnet.
- Im Jahr 2005 ereignete sich ein Vorfall in Guernsey, wo ein offensichtlicher Blitzeinschlag in ein Flugzeug zu mehreren Sichtungen von Feuerbällen am Boden führte.
- Am 10. Juli 2011 flog während eines heftigen Gewitters ein Lichtball mit einem zwei Meter langen Schweif durch ein Fenster in den Kontrollraum der örtlichen Rettungsdienste in Liberec in der Tschechischen Republik. Der Ball prallte vom Fenster an die Decke, dann auf den Boden und zurück, wo er zwei oder drei Meter entlang rollte. Dann fiel er auf den Boden und verschwand. Die im Kontrollraum anwesenden Mitarbeiter erschraken, rochen Elektrizität und verbrannte Kabel und dachten, es brenne etwas. Die Computer froren ein (sie stürzten nicht ab), und die gesamte Kommunikationsausrüstung war für die Nacht außer Betrieb, bis sie von Technikern wiederhergestellt wurde. Abgesehen von den Schäden, die durch die gestörten Geräte entstanden, wurde nur ein Computermonitor zerstört.
- Am 15. Dezember 2014 kam es auf dem Loganair-Flug 6780 im Vereinigten Königreich zu einem Kugelblitz in der vorderen Kabine, kurz bevor der Blitz in die Flugzeugnase einschlug. ⓘ
Merkmale
Die Beschreibungen von Kugelblitzen gehen weit auseinander. Sie bewegen sich auf und ab, seitwärts oder in unvorhersehbaren Bahnen, schweben und bewegen sich mit oder gegen den Wind; sie werden von Gebäuden, Menschen, Autos und anderen Objekten angezogen, nicht beeinflusst oder von ihnen abgestoßen. In einigen Berichten wird beschrieben, dass er sich ohne Wirkung durch feste Holz- oder Metallmassen bewegt, während andere ihn als zerstörerisch beschreiben und diese Substanzen schmelzen oder verbrennen. Sein Auftreten wird auch mit Stromleitungen, Höhen von 300 m und mehr sowie mit Gewittern und ruhigem Wetter in Verbindung gebracht. Kugelblitze werden als durchsichtige, durchscheinende, mehrfarbige, gleichmäßig leuchtende, Flammen, Fäden oder Funken ausstrahlende Blitze beschrieben, deren Formen zwischen Kugeln, Ovalen, Tropfen, Stäben oder Scheiben variieren. ⓘ
Kugelblitze werden oft fälschlicherweise mit dem Elmsfeuer gleichgesetzt. Dabei handelt es sich um zwei verschiedene und unterschiedliche Phänomene. ⓘ
Es wird berichtet, dass sich die Kugeln auf viele verschiedene Arten auflösen, z. B. plötzlich verschwinden, sich allmählich auflösen, in einem Objekt aufgehen, "knallen", laut explodieren oder sogar mit Wucht explodieren, was manchmal als schädlich beschrieben wird. Die Berichte variieren auch in Bezug auf ihre angebliche Gefährlichkeit für den Menschen, von tödlich bis harmlos. ⓘ
In einer 1972 veröffentlichten Übersicht über die verfügbare Literatur wurden die Eigenschaften eines "typischen" Kugelblitzes ermittelt, wobei davor gewarnt wurde, sich zu sehr auf Augenzeugenberichte zu verlassen:
- Sie treten häufig fast gleichzeitig mit Wolken-Boden-Entladungen auf.
- Sie sind im Allgemeinen kugel- oder birnenförmig mit unscharfen Rändern
- Sie haben einen Durchmesser von 1-100 cm (0,4-40 Zoll), am häufigsten 10-20 cm (4-8 Zoll)
- Ihre Helligkeit entspricht in etwa der einer Haushaltslampe, so dass sie bei Tageslicht deutlich zu sehen sind.
- Es wurde eine breite Palette von Farben beobachtet, wobei Rot, Orange und Gelb am häufigsten vorkommen.
- Die Dauer eines jeden Ereignisses liegt zwischen einer Sekunde und über einer Minute, wobei die Helligkeit während dieser Zeit ziemlich konstant bleibt.
- Sie bewegen sich in der Regel mit einer Geschwindigkeit von einigen Metern pro Sekunde, meist in horizontaler Richtung, können sich aber auch vertikal bewegen, stehen bleiben oder unregelmäßig wandern.
- Viele werden als rotierende Bewegung beschrieben.
- Selten berichten Beobachter von einem Hitzegefühl, obwohl in einigen Fällen das Verschwinden der Kugel von einer Hitzeentwicklung begleitet wird.
- Einige zeigen eine Affinität zu Metallobjekten und können sich entlang von Leitern wie Drähten oder Metallzäunen bewegen
- Einige erscheinen in Gebäuden und gehen durch geschlossene Türen und Fenster
- Einige sind in Metallflugzeugen aufgetaucht und haben diese betreten und verlassen, ohne Schaden anzurichten.
- Das Verschwinden einer Kugel erfolgt im Allgemeinen schnell und kann entweder geräuschlos oder explosiv sein.
- Häufig wird von Gerüchen berichtet, die an Ozon, brennenden Schwefel oder Stickoxide erinnern. ⓘ
Direkte Messungen von natürlichen Kugelblitzen
Im Januar 2014 veröffentlichten Wissenschaftler der Northwest Normal University in Lanzhou, China, die Ergebnisse von Aufnahmen des optischen Spektrums eines vermeintlich natürlichen Kugelblitzes, die im Juli 2012 zufällig bei der Untersuchung gewöhnlicher Wolken-Boden-Blitze auf dem tibetischen Plateau gemacht wurden. Aus einer Entfernung von 900 m wurden insgesamt 1,64 Sekunden digitales Video des Kugelblitzes und seines Spektrums aufgenommen, von der Entstehung des Kugelblitzes nach dem Einschlag des gewöhnlichen Blitzes in den Boden bis zum optischen Abklingen des Phänomens. Zusätzliches Videomaterial wurde von einer Hochgeschwindigkeitskamera (3000 Bilder/Sek.) aufgezeichnet, die aufgrund ihrer begrenzten Aufnahmekapazität nur die letzten 0,78 Sekunden des Ereignisses festhielt. Beide Kameras waren mit spaltlosen Spektrographen ausgestattet. Die Forscher entdeckten Emissionslinien von neutralem atomarem Silizium, Kalzium, Eisen, Stickstoff und Sauerstoff - im Gegensatz zu den hauptsächlich ionisierten Stickstoff-Emissionslinien im Spektrum des Elternblitzes. Der Kugelblitz bewegte sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 8,6 m/s (28 ft/s) horizontal über das Videobild. Er hatte einen Durchmesser von 5 m (16 ft) und legte in diesen 1,64 s eine Strecke von etwa 15 m (49 ft) zurück. ⓘ
Es wurden Oszillationen in der Lichtintensität und in der Sauerstoff- und Stickstoffemission mit einer Frequenz von 100 Hertz beobachtet, die möglicherweise durch das elektromagnetische Feld der 50-Hz-Hochspannungsleitung in der Nähe verursacht wurden. Anhand des Spektrums wurde die Temperatur des Kugelblitzes als niedriger eingeschätzt als die Temperatur des Mutterblitzes (<15.000 bis 30.000 K). Die beobachteten Daten stehen im Einklang mit der Verdampfung des Bodens sowie mit der Empfindlichkeit von Kugelblitzen gegenüber elektrischen Feldern. ⓘ
Experimente im Labor
Wissenschaftler versuchen seit langem, Kugelblitze in Laborexperimenten zu erzeugen. Bei einigen Experimenten wurden zwar Effekte erzielt, die Berichten über natürliche Kugelblitze optisch ähneln, doch ist noch nicht geklärt, ob es einen Zusammenhang gibt. ⓘ
Nikola Tesla konnte Berichten zufolge 3,8 cm (1,5 Zoll) große Kugeln künstlich erzeugen und führte einige Demonstrationen seiner Fähigkeit durch, aber sein eigentliches Interesse galt höheren Spannungen und Leistungen sowie der Fernübertragung von Energie, so dass die von ihm erzeugten Kugeln nur eine Kuriosität waren. ⓘ
Das Internationale Komitee für Kugelblitze (ICBL) veranstaltete regelmäßig Symposien zu diesem Thema. Eine verwandte Gruppe verwendet den Oberbegriff "Unconventional Plasmas". Das letzte ICBL-Symposium war für Juli 2012 in San Marcos, Texas, geplant, wurde aber mangels eingereichter Abstracts abgesagt. ⓘ
Wellengeführte Mikrowellen
Ohtsuki und Ofuruton beschrieben die Erzeugung von "Plasmafeuerbällen" durch Mikrowelleninterferenz in einem luftgefüllten zylindrischen Hohlraum, der von einem rechteckigen Wellenleiter gespeist wird, unter Verwendung eines 2,45-GHz-Mikrowellenoszillators mit 5 kW (Höchstleistung). ⓘ
Experimente zur Wasserentladung
Einige wissenschaftliche Gruppen, darunter das Max-Planck-Institut, haben Berichten zufolge einen Kugelblitzeffekt durch die Entladung eines Hochspannungskondensators in einem Wassertank erzeugt. ⓘ
Experimente mit dem Mikrowellenherd zu Hause
Bei vielen modernen Experimenten wird ein Mikrowellenherd verwendet, um kleine aufsteigende glühende Kugeln zu erzeugen, die oft als Plasmakugeln bezeichnet werden. Im Allgemeinen werden die Experimente durchgeführt, indem man ein angezündetes oder kürzlich erloschenes Streichholz oder einen anderen kleinen Gegenstand in einen Mikrowellenherd legt. Der verbrannte Teil des Objekts flackert zu einem großen Feuerball auf, während die "Plasmabälle" in der Nähe der Ofenkammerdecke schweben. In einigen Experimenten wird beschrieben, dass das Streichholz mit einem umgedrehten Glasgefäß abgedeckt wird, das sowohl die Flamme als auch die Kugeln einschließt, so dass sie die Wände der Kammer nicht beschädigen. (Ein Glasgefäß explodiert jedoch schließlich und verursacht nicht nur verkohlte Farbe oder schmelzendes Metall, wie es im Inneren einer Mikrowelle der Fall ist). Experimente von Eli Jerby und Vladimir Dikhtyar in Israel haben gezeigt, dass Mikrowellenplasmakugeln aus Nanopartikeln mit einem durchschnittlichen Radius von 25 nm (9,8×10-7 Zoll) bestehen. Das israelische Team demonstrierte das Phänomen mit Kupfer, Salzen, Wasser und Kohlenstoff. ⓘ
Experimente mit Silizium
Eine im Jahr 2000 von John Abrahamson und James Dinniss in Neuseeland vorgestellte Hypothese postuliert, dass Kugelblitze nichtelektrischer Natur sind, jedoch durch Blitzeinschlag ins Erdreich entstehen. Dabei werde Siliciumdioxid aus Sand oder Kieselerde in Silicium und Sauerstoff zerlegt. Während der Sauerstoff im Erdreich mit Kohlenstoff reagiere, trete das Silicium als Dampf oder Aerosol aus dem Blitzkanal aus und werde durch Luftsauerstoff langsam oxidiert, wodurch es leuchte. Die Siliciumpartikelwolke sei durch Selbstorganisation auf Grund ihrer Ladung in der Lage, eine kugelähnliche Form anzunehmen. Es sei daher möglich, dass sie sich nach Durchdringen einer kleinen Öffnung wieder zusammenfinde. ⓘ
Diese Hypothese wurde in Brasilien an der Universidade Federal de Pernambuco von Antonio Pavão und Gerson Paiva nachgeprüft, indem Siliciumplättchen elektrisch verdampft und die Silicium-Luft-Mischung per Funkenentladung entzündet wurde. Farbe, Temperatur und Lebensdauer (8 Sekunden) der tischtennisballgroßen Siliciumdampfbälle entsprachen dabei den Zeugenaussagen, soweit diese bei einem seltenen Kurzzeitphänomen exakt sind. Ein wissenschaftlicher Bericht dazu ist 2007 in den Physical Review Letters erschienen. ⓘ
2012 wurde diese Hypothese durch die zufällige Beobachtung eines Kugelblitzes mittels Spektrometern erhärtet. Während eines Gewitters konnte ein Kugelblitz mit 5 m Durchmesser, der in 1,6 Sekunden ca. 15 m zurücklegte, von chinesischen Wissenschaftlern beobachtet und aufgezeichnet werden. Im Spektrum des Kugelblitzes konnten Silicium, Eisen und Calcium nachgewiesen werden, alles Elemente, die auch reichlich im Boden vorkamen. ⓘ
Bei den Experimenten im Jahr 2007 wurden Siliziumscheiben mit Strom beschossen, wodurch das Silizium verdampft und die Dämpfe oxidiert werden. Der visuelle Effekt kann als kleine glühende, funkelnde Kugeln beschrieben werden, die auf einer Oberfläche herumrollen. Zwei brasilianische Wissenschaftler, Antonio Pavão und Gerson Paiva von der Bundesuniversität von Pernambuco, haben Berichten zufolge mit dieser Methode immer wieder kleine, langlebige Kugeln hergestellt. Diese Experimente gehen auf die Theorie zurück, dass Kugelblitze aus oxidierten Siliziumdämpfen bestehen (siehe Hypothese des verdampften Siliziums, unten). ⓘ
Vorgeschlagene wissenschaftliche Erklärungen
Zurzeit gibt es keine allgemein anerkannte Erklärung für Kugelblitze. Seit der englische Arzt und Elektroforscher William Snow Harris 1843 und der französische Akademiker François Arago 1855 das Phänomen in die Wissenschaft brachten, wurden mehrere Hypothesen aufgestellt. ⓘ
Hypothese des verdampften Siliziums
Diese Hypothese besagt, dass Kugelblitze aus verdampftem Silizium bestehen, das durch Oxidation verbrennt. Blitze, die in den Erdboden einschlagen, könnten das darin enthaltene Silizium verdampfen und den Sauerstoff irgendwie vom Siliziumdioxid trennen, so dass reiner Siliziumdampf entsteht. Beim Abkühlen könnte das Silizium zu einem schwebenden Aerosol kondensieren, das durch seine Ladung gebunden ist und durch die Hitze des mit Sauerstoff rekombinierenden Siliziums leuchtet. In einer 2007 veröffentlichten experimentellen Untersuchung dieses Effekts wurde berichtet, dass durch das Verdampfen von reinem Silizium mit einem Lichtbogen "leuchtende Kugeln mit einer Lebensdauer im Sekundenbereich" erzeugt werden. Videos und Spektrographen dieses Experiments wurden zur Verfügung gestellt. Diese Hypothese erhielt 2014 wichtige Unterstützung, als die ersten jemals aufgezeichneten Spektren natürlicher Kugelblitze veröffentlicht wurden. Zu den theoretischen Formen der Siliziumeinlagerung im Boden gehören Nanopartikel aus Si, SiO und SiC. Matthew Francis hat dies als "Dreckschollen-Hypothese" bezeichnet, bei der das Spektrum der Kugelblitze zeigt, dass sie die Chemie mit dem Boden teilen. ⓘ
Elektrisch geladenes Festkernmodell
In diesem Modell wird angenommen, dass Kugelblitze einen festen, positiv geladenen Kern haben. Nach dieser Grundannahme ist der Kern von einer dünnen Elektronenschicht umgeben, deren Ladung annähernd gleich groß ist wie die des Kerns. Zwischen dem Kern und der Elektronenschicht befindet sich ein Vakuum, das ein intensives elektromagnetisches (EM) Feld enthält, das von der Elektronenschicht reflektiert und geleitet wird. Das Mikrowellen-EM-Feld übt eine ponderomotorische Kraft (Strahlungsdruck) auf die Elektronen aus und verhindert, dass sie in den Kern fallen. ⓘ
Mikrowellenhohlraum-Hypothese
Pjotr Kapiza schlug vor, dass der Kugelblitz eine Glimmentladung ist, die durch Mikrowellenstrahlung angetrieben wird, die entlang von Linien ionisierter Luft aus den Blitzwolken, in denen sie entsteht, zur Kugel geleitet wird. Die Kugel dient als resonanter Mikrowellenhohlraum, der seinen Radius automatisch an die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung anpasst, so dass die Resonanz aufrechterhalten wird. ⓘ
Die Handel-Maser-Soliton-Theorie der Kugelblitze geht davon aus, dass die Energiequelle, die die Kugelblitze erzeugt, ein großer (mehrere Kubikkilometer) atmosphärischer Maser ist. Der Kugelblitz erscheint als Plasmakaviton in der antinodalen Ebene der Mikrowellenstrahlung des Masers. ⓘ
2017 haben Forscher der Zhejiang-Universität in Hangzhou, China, vorgeschlagen, dass das helle Leuchten von Blitzkugeln entsteht, wenn Mikrowellen in einer Plasmablase gefangen werden. An der Spitze eines Blitzes, der den Boden erreicht, kann bei Kontakt mit Mikrowellenstrahlung ein relativistisches Elektronenbündel entstehen.
Letztere ionisiert die örtliche Luft, und der Strahlungsdruck evakuiert das entstandene Plasma und bildet eine kugelförmige Plasmablase, die die Strahlung stabil einfängt. Die in der Kugel eingeschlossenen Mikrowellen erzeugen noch einen Moment lang Plasma, um die in Beobachterberichten beschriebenen hellen Blitze aufrechtzuerhalten. Die Kugel verblasst schließlich, wenn die in der Blase eingeschlossene Strahlung zu zerfallen beginnt und sich die Mikrowellen aus der Kugel entladen. Die Blitzkugeln können dramatisch explodieren, wenn sich die Struktur destabilisiert. Diese Theorie könnte viele der seltsamen Eigenschaften von Kugelblitzen erklären. Beispielsweise können Mikrowellen Glas durchdringen, was erklärt, warum sich Kugeln in Innenräumen bilden können. ⓘ
Soliton-Hypothese
Julio Rubinstein, David Finkelstein und James R. Powell schlugen vor, dass Kugelblitze ein losgelöstes Elmsfeuer sind (1964-1970). Ein Elmsfeuer entsteht, wenn ein scharfer Leiter, wie z. B. ein Schiffsmast, das elektrische Feld der Atmosphäre bis zum Zusammenbruch verstärkt. Bei einer Weltkugel beträgt der Verstärkungsfaktor 3. Ein freier Ball ionisierter Luft kann das Umgebungsfeld durch seine eigene Leitfähigkeit so stark verstärken. Wenn dadurch die Ionisierung aufrechterhalten wird, ist die Kugel ein Soliton im Fluss der atmosphärischen Elektrizität. ⓘ
Powells kinetische Theorieberechnung ergab, dass die Größe der Kugel durch den zweiten Townsend-Koeffizienten (die mittlere freie Weglänge der Leitungselektronen) in der Nähe des Durchbruchs bestimmt wird. Wanderglimmentladungen treten in bestimmten industriellen Mikrowellenherden auf und leuchten noch einige Sekunden nach dem Abschalten der Stromversorgung weiter. Auch Lichtbögen von Hochleistungs-Niederspannungs-Mikrowellengeneratoren weisen ein Nachglühen auf. Powell hat deren Spektren gemessen und festgestellt, dass das Nachleuchten hauptsächlich von metastabilen NO-Ionen herrührt, die bei niedrigen Temperaturen sehr langlebig sind. Es trat in Luft und Distickstoffoxid auf, die solche metastabilen Ionen besitzen, nicht aber in Atmosphären aus Argon, Kohlendioxid oder Helium, die dies nicht tun. ⓘ
Das Solitonenmodell eines Kugelblitzes wurde weiterentwickelt. Es wurde vorgeschlagen, dass ein Kugelblitz auf sphärisch symmetrischen nichtlinearen Oszillationen geladener Teilchen im Plasma beruht - dem Analogon eines räumlichen Langmuir-Solitons. Diese Oszillationen wurden sowohl mit klassischen als auch mit Quantenansätzen beschrieben. Es wurde festgestellt, dass die intensivsten Plasmaschwingungen in den zentralen Bereichen eines Kugelblitzes auftreten. Es wird vermutet, dass im Inneren eines Kugelblitzes gebundene Zustände von radial schwingenden geladenen Teilchen mit entgegengesetzt orientierten Spins - analog zu Cooper-Paaren - auftreten können. Dieses Phänomen wiederum kann zu einer supraleitenden Phase in einem Kugelblitz führen. Die Idee der Supraleitung in einem Kugelblitz wurde bereits früher erwogen. Die Möglichkeit der Existenz eines Kugelblitzes mit einem Verbundkern wurde in diesem Modell ebenfalls diskutiert. ⓘ
Hydrodynamische Wirbelring-Antisymmetrie
Eine Theorie, die das breite Spektrum an Beobachtungen erklären könnte, ist die Idee der Verbrennung im Niedriggeschwindigkeitsbereich des sphärischen Wirbelaufbruchs eines natürlichen Wirbels (z. B. des "Hill'schen sphärischen Wirbels"). ⓘ
Nanobatterie-Hypothese
Oleg Meshcheryakov geht davon aus, dass Kugelblitze aus zusammengesetzten Nano- oder Submikrometerteilchen bestehen - jedes Teilchen stellt eine Batterie dar. Durch eine Oberflächenentladung werden diese Batterien kurzgeschlossen, wodurch ein Strom entsteht, der die Kugel bildet. Sein Modell wird als Aerosolmodell bezeichnet, das alle beobachtbaren Eigenschaften und Prozesse von Kugelblitzen erklärt. ⓘ
Die Hypothese des schwimmenden Plasmas
Der freigegebene Projekt-Condign-Bericht kommt zu dem Schluss, dass schwimmfähige geladene Plasmabildungen, die Kugelblitzen ähneln, durch neuartige physikalische, elektrische und magnetische Phänomene entstehen und dass diese geladenen Plasmen in der Lage sind, unter dem Einfluss und dem Gleichgewicht elektrischer Ladungen in der Atmosphäre mit enormen Geschwindigkeiten transportiert zu werden. Diese Plasmen scheinen durch mehr als eine Reihe von Wetter- und elektrischen Ladungsbedingungen zu entstehen, deren wissenschaftliche Begründung unvollständig oder nicht vollständig verstanden ist. Eine Vermutung ist, dass Meteoroide, die in der Atmosphäre zerbrechen und geladene Plasmen bilden, anstatt vollständig zu verbrennen oder als Meteoriten aufzuschlagen, einige Fälle dieser Phänomene erklären könnten, zusätzlich zu anderen unbekannten atmosphärischen Ereignissen. Mark Stenhoff und Adrian James zufolge wird diese Erklärung jedoch als unzureichend angesehen, um das Kugelblitzphänomen zu erklären, und würde wahrscheinlich einer Überprüfung durch Fachkollegen nicht standhalten. ⓘ
Transkranielle Magnetstimulation
Cooray und Cooray (2008) stellten fest, dass die Merkmale der Halluzinationen, die bei Patienten mit epileptischen Anfällen im Okzipitallappen auftreten, den beobachteten Merkmalen von Kugelblitzen ähnlich sind. Die Studie zeigte auch, dass das schnell wechselnde Magnetfeld eines nahen Blitzes stark genug ist, um die Neuronen im Gehirn zu erregen. Dies untermauert die Möglichkeit eines blitzinduzierten Anfalls im Okzipitallappen einer Person, die sich in der Nähe eines Blitzes befindet, und stellt einen Zusammenhang zwischen epileptischen Halluzinationen, die Kugelblitze imitieren, und Gewittern her. ⓘ
Neuere Forschungen mit transkranieller Magnetstimulation haben gezeigt, dass die gleichen Halluzinationen im Labor auftreten (sogenannte Magnetophosphene), und es wurde nachgewiesen, dass diese Zustände in der Natur in der Nähe von Blitzeinschlägen auftreten. Mit dieser Hypothese lassen sich weder die durch Kugelblitze verursachten physischen Schäden noch die gleichzeitige Beobachtung durch mehrere Zeugen erklären. (Zumindest würden die Beobachtungen erheblich voneinander abweichen.) ⓘ
Theoretische Berechnungen von Forschern der Universität Innsbruck legen nahe, dass die Magnetfelder, die bei bestimmten Arten von Blitzeinschlägen auftreten, visuelle Halluzinationen hervorrufen könnten, die Kugelblitzen ähneln. Solche Felder, die in geringem Abstand zu einem Punkt auftreten, an dem innerhalb weniger Sekunden mehrere Blitze eingeschlagen sind, können die Neuronen in der Sehrinde direkt zum Feuern bringen, was zu Magnetophosphenen (magnetisch induzierte visuelle Halluzinationen) führt. ⓘ
Es gibt Forscher, die der Meinung sind, die beobachteten Kugelblitze seien nur eine optische Täuschung. Wird das Auge kurzzeitig stark geblendet, so sieht man noch einige Sekunden lang einen Lichteffekt. Bewegt man die Augen, kann der Eindruck entstehen, eine Lichtkugel fliege durch den Raum. Dieser Annahme widersprechen häufige Berichte, dass Kugelblitze nicht überaus hell waren und für Lichteffekte untypisch lange beobachtet werden konnten. ⓘ
Wissenschaftler der Universität Innsbruck vermuten, dass es sich bei den beschriebenen Kugelblitzen um vom Gehirn erzeugte Eindrücke (sogenannte Phosphene) handelt. Diese Halluzinationen sollen durch die elektromagnetischen Felder bei Blitzeinschlägen entstehen können, indem die Neuronen im Gehirn angeregt werden. ⓘ
Konzept der Rydberg-Materie
Manykin et al. haben atmosphärische Rydberg-Materie als Erklärung für Kugelblitzerscheinungen vorgeschlagen. Rydberg-Materie ist eine kondensierte Form hoch angeregter Atome, die in vielerlei Hinsicht den Elektron-Loch-Tropfen in Halbleitern ähnelt. Im Gegensatz zu Elektronen-Loch-Tröpfchen hat Rydberg-Materie jedoch eine längere Lebensdauer - bis zu Stunden. Dieser kondensierte, angeregte Zustand der Materie wird durch Experimente unterstützt, die hauptsächlich von einer Gruppe unter der Leitung von Holmlid durchgeführt wurden. Er ähnelt einem flüssigen oder festen Zustand der Materie mit extrem niedriger (gasförmiger) Dichte. Klumpen atmosphärischer Rydberg-Materie können durch Kondensation hoch angeregter Atome entstehen, die sich durch elektrische Phänomene in der Atmosphäre bilden, vor allem durch lineare Blitze. Der stimulierte Zerfall von Rydberg-Materiewolken kann jedoch auch die Form einer Lawine annehmen und somit als Explosion erscheinen. ⓘ
Vakuum-Hypothese
Nikola Tesla (1899 Dezember) stellte die Theorie auf, dass die Kugeln aus stark verdünntem (aber heißem) Gas bestehen. ⓘ
Andere Hypothesen
Zur Erklärung von Kugelblitzen wurden mehrere andere Hypothesen vorgeschlagen:
- Die Hypothese der sich drehenden elektrischen Dipole. In einem Artikel von V. G. Endean aus dem Jahr 1976 wird postuliert, dass Kugelblitze durch einen elektrischen Feldvektor beschrieben werden können, der sich im Mikrowellenbereich dreht.
- Elektrostatische Leyden-Glas-Modelle. Stanley Singer erörterte (1971) diese Art von Hypothese und schlug vor, dass die elektrische Rekombinationszeit zu kurz für die oft berichteten Lebensdauern von Kugelblitzen sein würde.
- Smirnov schlug (1987) eine fraktale Aerogel-Hypothese vor.
- M. I. Zelikin schlug (2006) eine Erklärung (mit einer strengen mathematischen Grundlage) vor, die auf der Hypothese der Plasmasupraleitung beruht (siehe auch).
- H. C. Wu schlug vor (2016), dass Kugelblitze entstehen, wenn ein "relativistisches Elektronenbündel", das sich an der Spitze eines Blitzes bildet, unter bestimmten Bedingungen "intensive Mikrowellenstrahlung" anregt. Da die Mikrowellen die umgebende Luft ionisieren, kann der damit verbundene Druck das entstehende Plasma evakuieren und eine Blase bilden, die "die Strahlung stabil einschließt".
- A. Meessen stellte auf dem 10. Internationalen Symposium über Kugelblitze (21.-27. Juni 2010, Kaliningrad, Russland) eine Theorie vor, die alle bekannten Eigenschaften von Kugelblitzen durch kollektive Schwingungen freier Elektronen erklärt. Im einfachsten Fall handelt es sich um radiale Schwingungen in einer kugelförmigen Plasmamembran. Diese Schwingungen werden durch eine parametrische Verstärkung aufrechterhalten, die aus dem regelmäßigen "Einatmen" geladener Teilchen resultiert, die in geringerer Dichte in der Umgebungsluft vorhanden sind. Kugelblitze verschwinden also durch stille Auslöschung, wenn die vorhandene Dichte geladener Teilchen zu gering ist, während sie mit einer lauten und manchmal sehr heftigen Explosion verschwinden, wenn diese Dichte zu hoch ist. Elektronische Schwingungen sind auch als stehende Wellen in einer Plasmakugel oder dicken Plasmamembran möglich. Dies führt zu konzentrischen leuchtenden Blasen. ⓘ
Beschreibung
Experten und Laien sammeln seit langem Augenzeugenberichte und werten sie aus. Laut Augenzeugen treten die seltenen Erscheinungen plötzlich auf, im Freien und auch in geschlossenen Räumen, überwiegend in Bodennähe. Die Phänomene werden als schwebende, selbstleuchtende und undurchsichtige Lichtobjekte beschrieben. Sie strahlen keine Wärme ab und treten in zahlreichen Farben und Größen auf. Die Form wird als sphärisch (kugelförmig), eiförmig oder stabähnlich beschrieben. ⓘ
Die erste gründliche Zusammenstellung und Untersuchung von Kugelblitz-Beobachtungen wurde von Walther Brand 1923 veröffentlicht. Brand selektierte 215 Fälle aus mehr als 600, deren Beschreibung genügend Information für eine Analyse enthielt und die ihm glaubwürdig erschienen. Das Buch enthält eine Zusammenstellung der Eigenschaften der Objekte. Im Original ist es lange vergriffen, aber ein Nachdruck ist erhältlich. ⓘ
Charakteristisch in der Beschreibung ist die Beweglichkeit dieser Erscheinungen. Innerhalb von zwei bis acht, maximal 30 Sekunden ändern sie oft ihre Richtung, offenbar nicht vom Wind getragen, sondern orientiert an sichtbaren Objekten. Dabei durchdringen sie laut Augenzeugenberichten auch feste Hindernisse unverändert und oft ohne Spuren zu hinterlassen, Regen fällt unbeeinflusst hindurch. Manche Zeugen berichten von Funkenschlag oder von einem Ende mit lautem Knall, der teilweise auch Verletzungen und Beschädigungen verursacht haben soll. ⓘ
Manche Beschreibungen ähneln sehr stark denen von anderen Phänomenen wie zum Beispiel von UFOs oder Foo-Fightern. ⓘ
Ursachen und Experimente
Stand der Forschung
Es wurde trotz Bemühungen von Experten verschiedener Fachrichtungen, wie Meteorologen, Elektrotechnikern, Physikern und Chemikern bisher keine einheitliche, naturwissenschaftlich anerkannte Erklärung für die verschiedenen Beobachtungen und Berichte gefunden. Eine besondere Herausforderung ist dabei, die für das anhaltende Leuchten notwendige Speicherung von Energie mit der Leichtigkeit der Bewegung zu verbinden. Mark Stenhoff bietet eine Zusammenfassung des Forschungsstandes bis 1999; die neueren Erkenntnisse bis 2019 sind im Buch von Herbert Boerner enthalten. ⓘ
Experimente mit künstlich erzeugten Blitzen
Nikola Tesla hat als Erster energiereiche künstliche Blitze erzeugt und berichtet in seinen Aufzeichnungen von Kugelblitzen in seinem Labor. Spätere Experimentatoren haben aber mit Blitzen nichts erzeugen können, was besondere Ähnlichkeit mit dem laut Augenzeugenberichten erwarteten Verhalten hatte. ⓘ
Einschlag in Wasserpfützen
Eine andere Hypothese stammt vom deutschen Plasmaphysiker Gerd Fußmann von der Berliner Humboldt-Universität. Er hat 2008 mit einem recht einfachen Versuchsaufbau eine Leuchterscheinung erzeugt, die den Beschreibungen eines Kugelblitzes ähnelt. Dabei füllte er ein Gefäß mit Wasser, setzte zwei Elektroden ein und legte für den Bruchteil einer Sekunde eine Spannung von 5 kV an. Für etwa eine halbe Sekunde entstand dabei ein Gebilde, das er als Kugelblitz deutete. Daraus schloss er, dass Kugelblitze in der Natur durch normale Blitzeinschläge in Wasserpfützen entstehen könnten. ⓘ
Seine Arbeit basiert auf derjenigen, an der er im Jahre 2006 als Leiter der gemeinsamen Arbeitsgruppe Plasmaphysik des Garchinger Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) und der Berliner Humboldt-Universität (HUB) beteiligt war. Damals erzeugten die Wissenschaftler über einer Wasseroberfläche leuchtende, kugelblitzähnliche Plasmabälle, die Lebensdauern von knapp einer halben Sekunde und Durchmesser von 10 cm bis 20 cm besaßen. Dabei tauchten in ein mit Salzwasser gefülltes Becherglas zwei Elektroden ein, wobei eine Elektrode durch ein Tonröhrchen (das etwas aus der Wasseroberfläche herausragte) vom umgebenden Wasser isoliert war. Wurde über eine Kondensatorbatterie von 0,5 mF eine Hochspannung von 5 kV angelegt, so floss für 0,15 Sekunden ein bis zu 60 Ampere starker Strom durch das Wasser. Durch einen Überschlag vom Wasser aus gelangte der Strom in das Tonröhrchen, wobei das dort enthaltene Wasser verdampfte. Nach dem Stromimpuls zeigte sich ein leuchtendes Plasmoid aus ionisierten Wassermolekülen. ⓘ
Stehende Wellen und Maser
Eine weitere Hypothese wurde 1955 vom russischen Physiker Pjotr Kapiza aufgestellt. Er rechnete die Lebensdauer einer nuklearen Explosionswolke auf die von Kugelblitzen angenommenen Dimensionen herunter und erhielt für einen Feuerball von 10 cm Durchmesser eine Lebensdauer von weniger als 10 Millisekunden. Da Kugelblitze meist mehrere Sekunden lang beobachtet werden, kam er zu dem Schluss, dass sie extern gespeist werden müssen und eine intern ablaufende Reaktion, gleich welcher Art, für den Energiebedarf nicht ausreicht. Darauf entwickelte er die Hypothese, dass sich während eines Gewitters stehende elektromagnetische Wellen zwischen Himmel und Erde ausbilden und an den Schwingungsbäuchen Kugelblitze entstehen. Kapiza ging jedoch nicht auf die Problematik ein, dass es eine Reihe von Schwingungsbäuchen gibt und welche Bedingungen einen bestimmten Schwingungsbauch zum Kugelblitz werden lassen. Um einen Ort bevorzugter Energieabgabe zu bilden, muss das dort befindliche Gas im Vergleich zur Umgebungsluft zumindest schwach ionisiert (leitfähig) sein und es ist unklar, wie sich eine solche Anfangsionisation ausbilden kann. Als theoretisches Beispiel sei eine heiße Luftblase genannt, denn die Ionisierung von Luft steigt mit der Temperatur an. Wenn eine solche Luftblase dadurch mehr Energie erhielte, führte das zu einem weiteren Anstieg der Temperatur und damit zu einem sich selbst aufschaukelnden Prozess. ⓘ
Peter Handel hat die Hypothese mit dem Vorschlag eines atmosphärischen Masers ausgebaut. Wenn das Volumen eines Masers groß genug ist (mehrere Kubikkilometer), könnten durch alleiniges Pumpen (was bei kleinen Masern normalerweise zur sofortigen Dissipation der Energie führt) genügend Moleküle in einen angeregten Zustand versetzt werden. Handel hat gezeigt, dass es Solitonlösungen innerhalb des Masers gibt, das heißt, eine stabile stehende Welle im nichtlinearen Medium, deren Energie vom Maser eine Zeitlang aufrechterhalten wird. ⓘ
Die Entstehung und die Bewegung der Kugelblitze wäre damit an den Ort der Energieabgabe gebunden, deshalb stiegen sie im Gegensatz zum gewöhnlichen Plasma nicht auf und wären gegen Wind unempfindlich. Sofern Baustoffe von Gebäuden für Mikrowellen durchlässig sind, was zumeist der Fall ist, könnten derartige Kugelblitze diese durchaus durchdringen. ⓘ
Von Ohtsuki und Ofuruton durchgeführte Experimente mit starken Mikrowellensendern lieferten Plasmabälle mit vergleichbaren Dimensionen und Lebensdauern, die Bälle konnten sich gegen den Wind bewegen und scheinbar eine 3 cm dicke Keramikplatte durchdringen, siehe Abschnitt Künstliche Effekte. ⓘ
Elektromagnetischer Knoten
A. F. Ranada (Madrid) geht von einem topologischen Modell, einem sogenannten elektromagnetischen Knoten aus. Ein elektromagnetischer Knoten ist definiert als Vakuum-Lösung der Maxwellschen Gleichungen mit der Eigenschaft, dass alle elektrischen und magnetischen Feldlinien geschlossen sind. Entsprechend dieser Hypothese besteht das Volumen des Kugelblitzes nicht vollständig aus Plasma, sondern aus ineinanderhängenden Plasmaschläuchen, die sich gegenseitig magnetisch und hydrodynamisch stabilisieren und Eigenschaften von etwa 10 s Lebensdauer sowie eine Netto-Abstrahlung von etwa 100 W bei einer Gesamtenergie von etwa 20 kJ ohne externe Energiezufuhr zulassen, wie durch entsprechende elektrodynamische Modellrechnungen auf der Grundlage der Alfvénschen und Maxwellschen Gleichungen gezeigt werden konnte. Dabei werde der Hauptteil der Energie nicht durch das Plasma der Blitzentladung, sondern als magnetische Feldenergie gespeichert, wobei magnetische Flussdichten von 0,5 T bis 2 T angenommen werden. ⓘ
Weitere physikalische Hypothesen
Es gibt viele weitere Hypothesen: Hochstromentladungen, bei denen kleine (< 1 cm) hüpfende Feuerbälle entstehen, die Bildung anderer zündfähiger Gase oder Aerosole (sogenannte diffusive Verbrennung) oder Zuhilfenahme esoterischer Energiequellen. ⓘ
Unklar und unbewiesen bleibt bei allen geschilderten Experimenten, ob die erzeugten kugelförmigen Gebilde irgendetwas mit den von Augenzeugen beschriebenen Kugelblitzen zu tun haben. ⓘ
Künstliche Effekte
Andere Effekte lassen sich mit einer permanenten Energiezufuhr durch Mikrowellen erzeugen. Japanische Forscher kreuzten die Strahlen von leistungsstarken Magnetrons (2,45 GHz, 5 kW), um in freier Luft, abseits der Quellen, also scheinbar schwebend, eine elektrische Feldstärke zu erzeugen, die ausreichte, eine Gasentladung zu zünden. Dieser Plasmaball hatte eine passende Größe und Lichtemission und konnte scheinbar eine Keramikplatte durchdringen, ohne diese zu beschädigen. Tatsächlich durchdrangen lediglich die Mikrowellen die Platte und zündeten dahinter erneut eine Entladung. Das Plasma erlosch sofort nach Abschalten der Mikrowelle. ⓘ