BLIKSEMONTLADING LEVERT KRACHTIGE PULS RÖNTGENSTRALING

Blikseminslagen zenden ultrakorte stoten röntgen-, gamma- en elektronenstraling uit. Dat is voor het eerst onomstotelijk aangetoond in experimenten waarbij raketten een dunne koperdraad een onweerswolk inschieten om een blikseminslag uit te lokken. (Science, 31 jan.)

Pogingen om hoog-energetische straling van bliksemschichten aan te tonen leveren al sinds de jaren twintig van de vorige eeuw wisselende resultaten op. Het van dichtbij betrappen van de bliksem was voor de komst van de rakettentechniek een kwestie van geluk en geduld, en meetapparatuur werd nogal eens gestoord door elektromagnetische straling van het natuurverschijnsel.

In het binnenland van Florida, waar het in op sommige plaatsen 's zomers vrijwel iedere middag onweert, lanceerden de Amerikaanse onderzoekers raketten met een dunne koperdraad in het kielzog. Even ontstaat zo een honderden meters hoge bliksemafleider, die in ruwweg de helft van de pogingen een blikseminslag uitlokt.

Deze manier van bliksem veroorzaken verschilt enigszins van de natuurlijke blikseminslag. Die begint met het elektrische doorslaan van de lucht, onder een spanningsverschil van tientallen miljoenen volts. Eerst ontstaan kronkelige kanalen van geïoniseerde lucht, waarin elektronen zijn losgeslagen van de moleculen. Door dat kanaal vindt dan de echte ontlading plaats, een stroom elektrische lading van tienduizenden ampères.

Na de eerste inslag volgen nog een handvol inslagen, wat het flikkeren van de bliksem verklaart. Het banen van de ionisatiekanalen voor deze volgende inslagen verloopt een stuk directer en minder kronkelig.

Bij de uitgelokte bliksem speelt de koperdraad, die overigens meteen verdampt, de rol van het eerste ionisatiekanaal. De daaropvolgende, directere, inslagen, verlopen hetzelfde als de in het natuurlijke geval.

Als meetinstrument gebruikten de weerlichtonderzoekers een `scintillator', een natriumjodidekristal dat een lichtflitsje geeft bij de inslag van hoog-energetische straling, gecombineerd met een gevoelige lichtdetectorbuis. De signalen van dit meetinstrument, geplaatst op enkele tientallen meters van de lanceerttoren, werden door een optische vezel doorgegeven om elektrische storingen te voorkomen. Een extra detector zonder scintillator diende om stoorsignalen uit te sluiten.

In bijna alle van de in totaal zevenendertig inslagen maten de Amerikanen binnen een duizendste seconde voor de inslag een onverwacht krachtige puls hoog-energetische straling, die door huidige theorieën voor blikseminslag niet verklaard wordt.

Vermoedelijk speelt het ontstaan van het ionisatiekanaal een rol, wat het optreden van de straling vóór de eigenlijke inslag verklaart. Bij het banen van de ionisatiekanalen treden ter plekke extreem grote elektrische velden op. Die kunnen losgeslagen elektronen versnellen, die op hun beurt via verschillende mechanismen röntgen-, gamma- en elektronenstraling uit kunnen zenden.

Het onverwachte resultaat wrijft wetenschappers nog eens in dat er aan één van de meest voorkomende en indrukwekkende natuurverschijnselen nog erg veel onbegrepen is.

Verontruste bliksemtoeschouwers hoeven zich echter nog geen zorgen te maken over de opgelopen stralingsdoses. Hoewel de gebruikte meter weinig of geen onderscheid kan maken tussen röntgen, gamma- of elektronenstraling, zijn de stralingsdoses in ieder geval veel lager dan bijvoorbeeld die van een röntgenopname in het ziekenhuis. De hoogste doses treden bovendien dicht in de buurt van de inslag op, een plek die om andere redenen veel gevaarlijker is.