Groningers ontrafelen mechanisme van herhaalde blikseminslag

Bliksem ontlaadt zich via plasmakanalen. Op de breekpunten ontstaan naalden, waardoor de lading deels terugvloeit naar de wolk, om zich daarna binnen milliseconden opnieuw te ontladen door hetzelfde kanaal. beeld Rijksuniversiteit Groningen, Olof Scholten

Bliksem slaat binnen enkele milliseconden vaak op dezelfde plek in. Eindelijk is bekend waardoor dat komt: de negatieve lading van een onweerswolk ontlaadt zich niet in één flits, maar wordt deels kortdurend opgeslagen langs het plasmakanaal waardoor de bliksem zich ontlaadt.

De structuren waarin die lading korte tijd wordt opgeslagen, zijn de zogeheten naalden. Hierdoor kan een bliksem binnen milliseconden herhaaldelijk op dezelfde plek inslaan. Dat ontdekten wetenschappers onder leiding van Rijksuniversiteit Groningen. Ze publiceerden hun resultaten woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Tot voor kort was onbekend hoe het komt dat een bliksemkanaal wordt hergebruikt. Het lukte het onderzoeksteam om met de LOFAR-radiotelescoop in Drenthe om het verloop van de bliksem tot op de nanoseconde nauwkeurig te bestuderen. Met de gegevens konden de wetenschappers een hogeresolutie-3D-beeld van de bliksemontlading samenstellen.

Heftig

Bliksem ontstaat wanneer sterke opwaartse luchtstromen statische elektriciteit opwekken in cumulonimbuswolken. Delen van de wolk raken positief geladen en andere negatief. Wanneer deze ladingsscheiding sterk genoeg is geworden, vindt er een heftige ontlading plaats, de bliksem.

Een bliksemontlading begint met het ontstaan van plasma – geïoniseerde lucht die zo heet is dat deze elektriciteit kan geleiden. Dit plasma groeit uit tot een kilometerslang gevorkt plasmakanaal. Via dit ontladingskanaal verplaatst negatieve lading uit de wolk zich naar het negatief geladen uiteinde, waar de lading wordt gedeponeerd.

In het ontladingskanaal ontstaan ”breekpunten”; daar vormen zich de zogeheten naalden. „Deze kunnen een lengte hebben van 100 meter en een diameter van minder dan 5 meter. Ze zijn te klein en bestaan te kort om door gangbare bliksemdetectiesystemen te worden geregistreerd”, licht hoofdauteur Brian Hare toe.

Tweede ontlading

De naalden nemen uit het hoofdkanaal negatieve lading op, die terug de wolk in gaat. Zodra de lading in de wolk weer hoog genoeg is, wordt de stroom door het kanaal hersteld, wat binnen milliseconden resulteert in een tweede ontlading. Door dit mechanisme slaat de bliksem herhaaldelijk in hetzelfde gebied in.

„Onze waarnemingen laten zien hoe een deel van de wolk opnieuw wordt geladen. Ze maken begrijpelijk waarom de bliksemontlading naar de grond een paar keer kan worden herhaald”, aldus Hare. „Onze bevinding staat haaks op de gangbare gedachte dat bliksem direct van één deel van de wolk naar een ander deel gaat, of naar de aardbodem”, zegt Olaf Scholten, hoogleraar Natuurkunde van de Rijksuniversiteit.