Sehen Sie das allererste High-Speed-Filmmaterial von Lightning Striking a Building

Zuerst erscheinen die Blitze wie glühende Tentakel, die sich über den Nachthimmel ausbreiten. Dann erleuchtet ein riesiger und blendender Blitz den Rahmen. Aber das ist nicht nur irgendein Filmmaterial eines Gewitters - es ist das erste Mal, dass High-Speed-Video von Blitzen, die ein Gebäude treffen, eingefangen wurde, heißt es in einer neuen Studie.

Zusätzlich zu einer dramatischen Show könnte die Forschung dazu beitragen, Blitzableiter zu verbessern, eine Technologie, die sich seit 200 Jahren nicht verändert hat, so die Wissenschaftler.

Das Video zeigt einen Baum von elektrischen Entladungen, der von einer Sturmwolke abzweigt und in Richtung Boden abfällt. Als die Entladungen in Bodennähe beginnt eine schwächere elektrische Säule von einem Blitzableiter in einem mehrstöckigen Gebäude zu steigen. Wenn die aufsteigende Entladung auf einen der nach unten führenden Anführer trifft, wie die Wissenschaftler die "Sky-to-Ground" -Entlader nennen, blendet ein kräftiger Blitz die Sicht der Kamera aus. [Elektrische Erde: Atemberaubende Bilder von Blitzen]

"Seit der Zeit von Benjamin Franklin hat noch nie jemand ein High-Speed-Video von einer Blitzverbindung zu einem gewöhnlichen Gebäude aufgenommen", sagte Marcelo Saba, Physiker am brasilianischen National Institute for Space Research und Leiter der neuen Studie, die wurde am 14. Mai in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.

"Es ist sehr schwierig zu tun. Kameras müssen sehr nah an der gewählten Struktur sein, und eine lange Beobachtungszeit ist erforderlich, um einen Blitzschlag auf eine bestimmte Struktur zu registrieren", sagte Saba gegenüber Live Science.

Die Physiker mussten drei Jahre auf vier Blitzeinschläge warten. Das Team verwendete zwei Schwarz-Weiß-Hochgeschwindigkeitskameras, die denen ähneln, mit denen Zeitlupenbilder von Sportveranstaltungen aufgezeichnet wurden, so die Wissenschaftler. Sie installierten die Ausrüstung permanent auf einem Balkon, der einem Amateur-Sturmwächter gehörte, der etwa 200 Meter von den beiden Gebäuden entfernt am Stadtrand von São Paolo, die im Video zu sehen sind, lebt.

Mit den beiden Kameras, die 70.000 bzw. 40.000 Bilder pro Sekunde erfassen konnten, konnte das Team neue Einblicke in das gefährliche Naturphänomen gewinnen.

"Es gibt Modelle und Theorien, die zur Bestimmung der Schutzzone eines Blitzableiters verwendet werden, aber alle leiden unter dem Mangel an Felddaten", sagte Saba. "Dieses Filmmaterial erlaubt es uns, zum ersten Mal im Detail zu sehen, wie ein Blitzableiter auf den Blitz reagiert, was etwas fehlte."

Saba glaubt, dass das Team diese Technologie nutzen kann, um Blitzableiter zu helfen, effizientere Stäbe zu konstruieren, die Häuser und Infrastruktur besser schützen.

"Wenn Sie einen Blitzableiter oben auf Ihrem Gebäude installieren und Sie ein anderes Gebäude daneben haben, möchten Sie wissen, ob Sie ein anderes installieren müssen oder nicht", sagte Saba. "Alles hängt von dem Schutzbereich ab, den ein Blitzableiter bietet. Wenn der Schutzbereich 10 Meter beträgt, braucht man einen anderen Blitzableiter. Aber wenn er 500 Meter misst, braucht man ihn nicht."

Das Hochgeschwindigkeitsmaterial erlaubte den Forschern, die Geschwindigkeit der elektrischen Entladungen zu berechnen. Der meiste Blitz passiert in der Richtung von der Wolke zum Boden. Wissenschaftler nennen diese Entladungen Leiter nach unten. Laut Saba bewegt sich der Abwärtsführer mit ungefähr 100 km / s, während der Abfluss, der von der Stange (dem Aufwärtsführer) ausgeht, um 0,03 Meilen pro Sekunde (0,05 km / s) ansteigt.

Laut der National Oceanic and Atmospheric Administration sind aufsteigende Führer oder Abflüsse, die von den Spitzen von Gebäuden oder Bergen aufsteigen, viel seltener als nach unten gerichtete Führer. Allerdings sagte Saba, dass die meisten blitzbedingten Verletzungen tatsächlich durch diese nach oben gerichteten Führer verursacht werden. Die nach oben führenden Entladungen sind gefährlich, auch wenn sie nicht mit den Entladungen verbunden sind, die vom Himmel herabkommen.

"Diese unzusammenhängenden aufwärts gerichteten Führer können Leute verletzen, weil sie eine Strömung von ungefähr 400 Ampere tragen," sagte Saba. "Das ist ziemlich viel. Eine Glühbirne verbraucht etwa 1 Ampere, und das ist 400 mal so viel."

In dem Video fingen die Wissenschaftler einen solchen unverbundenen Aufsteiger ein, der von der Spitze des Nachbargebäudes aufstieg. Ein Video, das Anfang dieses Jahres auf YouTube veröffentlicht wurde, zeigte einen Nachrichtenreporter, der in der Nähe von einem elektrischen Schlag durch einen Blitzschlag betroffen war. Dieser Effekt ist das Ergebnis von unzusammenhängenden steigenden elektrischen Entladungen, sagte Saba.

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