Blitzbeobachtung
und Messergebnisse Blitzbeobachtung
und Messergebnisse 
Gewitter sind relativ komplexe atmosphärische Erscheinungen und dahinter steckt mehr als Blitz und Donner. Im Internet gibt es umfangreiches Material dazu und viele Veröffentlichungen. Wenn man durch die Links im Anhang liest, dann merkt man wie viel Aufmerksamkeit die Gewitter weltweit finden.
Zunächst eine Zusammenfassung
Beim Blitz gibt zwei Arten die man unterscheiden kann, intracloud (IC) und cloud-to-ground (CG) [1]. Ein Gewitter beginnt mit IC Blitzen von Wolke zu Wolke etwa 5 bis 30 Minuten vor eventuellen CG Blitzen und das kann zur Frühwarnung dienen. Die Frequenzen liegen im VHF Bereich ab ca. 50 MHz, denn die Weglänge Wolke zu Wolke ist kurz. IC Blitze sind auch erheblich häufiger als CG Blitze und können auch vorkommen ohne spätere CG.
Eine CG Entladung von Wolke zum Boden erzeugt ein breites elektromagnetisches Signalspektrum im LF und VLF Bereich und einen kurzen Lichtimpuls, den sichtbaren Blitz. Die Signale werden zwischen Boden und Ionosphäre reflektiert und können sich über große Distanzen ausbreiten[2].
Das Bild aus [3] zeigt das Frequenzspektrum und die Signalstärke von einem CG Blitz und den IC Blitzen
Die CG Blitze haben ein Maximum zwischen 10 und 12 kHz, sind aber auch noch bei 300 bis 500 kHz zu empfangen und die IC Blitze sind im VHF Bereich ab ca. 50 Mhz.
Was kann man messen[4]: CG Blitze im LF-VLF Bereich [5], z. B. die Anzahl pro Zeiteinheit. Die Amplitude ist weniger aussagekräftig, denn ein starker entfernter Blitz kann eine ähnliche Amplitude haben wie ein naher schwacher Blitz.
Das war ein CG Blitz, empfangen mit einer 4,7 mH Spule und einer kurzen Antenne
Das war wohl ein IC Blitz.
(IC Blitze im VHF Bereich, unbedingt beim nächsten Gewitter testen. )
Mit zwei gekreuzten Spulen (Nord,Süd und Ost,West) kann man die Richtung bestimmen, wie bei RDF (radio direction finder). Es braucht mehrere Empfangsstationen um dann durch triangulieren die Position zu bestimmen. Deren Uhren müssen gut synchronisiert sein, damit sie den gleichen Blitz messen.
Mit einer Photodiode lässt sich der Blitz-Lichtimpuls messen, bzw. mit einem Array von Photodioden auch die Richtung bestimmen. Wenn dieses Signal mit einem CG Puls kombiniert wird, dann war es sicher ein Blitz und keine Störung durch die Leuchtstofflampe.
Die statische elektrische Ladung, die sich zwischen Boden und Wolke aufbaut bevor es blitzt.[6]
Nun kann man auch die globale Blitzaktivität messen, über die Schumann Resonanz [7]. Das sind globale elektromagnetische Resonanzen die sich zwischen der Erde und der Ionosphäre ausbilden und durch die Entladungen beim Blitz angeregt werden. Das erzeugt stehende Wellen im Hohlraum (cavity, waveguide). Die Frequenzen sind bei ca. 7 Hz und harmonische davon, also extrem niedrig. Man braucht eine Menge Ferritstäbe und 15 km Draht für die Spule. [8] [9]
Das war nur eine kleine Übersicht mit Informationen über den Blitz und mögliche Messungen ohne Anspruch auf Vollständigkeit. Kommentare und Ergänzungen sind willkommen.
Zitate:
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Stormscope
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Earth-ionosphere_waveguide
[3] http//www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring07/atmo589/articles/Cummins_Poland2000.pdf
[4] http://thunder.msfc.nasa.gov/validation/instruments.html
[5] http://www.techlib.com/electronics/lightning.html
[6] http://electronics-diy.com/lightning-detector.php
[7] tttp://en.wikipedia.org/wiki/Schumann_resonances.htm
[8]Anton Kruger, Construction And Deployment Of An ULF Receiver For The Study Of Schumann Resonance In Iowa
[9]Schumann, W.O., 1952, Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden
Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist. Zeitschrift Naturforsch, 7A, 149–154
und alle Blitzartikel auf der Seite von Burkhard Kainka
Mit Interesse verfolge ich die Artikel zum Thema Gewitter. Ich habe ein altes "Nordmende Transistorradio" Baujahr ca. 1973 einfach über den Kopfhörer-Ausgang an ein Multimeter angeschlossen. Maximaler Bereich bei dem Multimeter beträgt 1 mA. Das Radio steht auf ca. 530 kHz, und auf maximale Lautstärke eingestellt. Bei Gewitter schlägt das Multimeter z.T. sehr stark aus, Entfernung der zu detektierenden Blitze liegen bei größer 500 km. Bei nahem Gewitter übersteuert die Anzeige des Multimeters daran muss ich noch arbeiten. Tagsüber sind keine Sender zu empfangen, abends relativ schwach - diese stören die Anzeige über das Multimeter allerdings nicht.
27.5.14: Sferics-Frequenz und Reichweite, von Jörg Müller
Die
ersten heftigen Gewitter toben. Ich habe verschiedene Frequenzen bei
den heutigen heftigen Gewittern in Niedersachsen ausprobiert.
Ausgegangen bin ich von 500 kHz auf einen Philips Weltempfänger.
Zugegeben kein Spitzengerät, immerhin besser als nix! Bei 500 kHz
kriege ich deutliche Signale bis ca. 100 km. Danach werden die Signal
sehr schwach und gehen im Rauschen zwar nicht unter, ändern aber ihre
akustische Signatur, zeigen also nicht mehr das charakteristische
"Prasseln".
Deshalb habe ich ausgehend von 480 kHz die Frequenzen einfach mal halbiert. Also ca. 240 kHz, damit erhöhe ich die Reichweite auf über 300 km mit deutlichen Blitzsignaturen also dem "Prasselgeräusch" bei der Entladung. Bei ca. 120 kHz das gleiche Ergebnis. Ich kann allerdings noch keine endgültige Aussage über die Entfernung machen. Denke aber, dass diese Frequenzen für die Detektion von Blitzen in größerer Entfernung besser geeignet sind als 500 - 480 kHz.
(Danke
für die Messungen! Das bestätigt die Vermutung, dass es günstig
ist 500 kHz zu nehmen, wenn es darum geht, nahe Gewitter zu erkennen.
Andere Versuche bei 10 kHz haben auch sehr weit entfernte Blitze
erkennen können, taugen aber nicht zur Vorwarnung.)
