EO

Bliksem ontstaat door hagel en kosmische deeltjes

02 juli 2015 om 15:56 uur - Amsterdam/Brussel/Groningen

Het begin van bliksem: een kosmisch deeltje produceert een deeltjeslawine, die vrije elektronen genereert. Zodra deze elektronen beschikbaar zijn, begint een streamer (de eerste fase van bliksem) te groeien vanuit de punt van een grote hagelsteen, of een samenklontering van graupel, waar het elektrische veld sterker is. (illustratie: CWI)

Voor het eerst is aangetoond hoe bliksem ontstaat: door een samenspel van hagel en energierijke deeltjes uit de ruimte, afkomstig van exploderende sterren. Een kosmisch deeltje produceert een lawine van elektronen. Als deze bij de punt van een grote hagelsteen komen, waar het elektrisch veld het sterkst is, dan start de bliksem. Dit mechanisme is nu gemodelleerd door onderzoekers van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam, samen met collega's van de Rijksuniversiteit Groningen en de Vrije Universiteit Brussel.


"We hebben nu alle puzzelstukjes in handen om het ontstaan van bliksem te begrijpen", zegt ‘bliksemprofessor' Ute Ebert, hoofd van de onderzoeksgroep Multiscale Dynamics van het CWI en als hoogleraar verbonden aan de TU/e. "Het ontstaan van bliksem is erg complex omdat er zich veel processen afspelen op heel verschillende schalen in ruimte, tijd en energie. Promovendi uit mijn groep, Anna Dubinova en Casper Rutjes, hebben nu voor het eerst tot in detail uitgerekend hoe het werkt."

 

Casper Rutjes zegt: "De belangrijkste uitdagingen waren dat het elektrisch veld in een onweerswolk te laag is en dat er onvoldoende vrije elektronen beschikbaar zijn voor het starten van een ontlading". Anna Dubinova voegt daaraan toe: "In ons model zijn er hagelstenen die groot en scherp genoeg zijn om rond hun punt hoge elektrische velden te vormen, maar ze moeten ook weer niet te scherp zijn." Rutjes vult aan: "Daarnaast zorgt dus een deeltjeslawine in de atmosfeer, veroorzaakt door één energierijk kosmisch deeltje ervoor, dat er genoeg vrije elektronen beschikbaar zijn voor het ontstaan van bliksem. Dat zijn echt deeltjes die ver uit het heelal komen, zoals  protonen uit supernova's. Als de deeltjeslawine in het hoge elektrische veld van de hagelpunt komt, begint het eerste stadium van bliksem - een streamer - te groeien  en de bliksem start."

 

Dubinova: "Wij hebben nu aangetoond dat grote hagelstenen, of een samenklontering van hagelsteentjes,  en energierijke kosmische deeltjes voldoende vaak tegelijk voorkomen om het ontstaan van bliksem te verklaren. Het moeilijke was de complexe wisselwerking van alle processen, het modelleren van hoe ijs reageert op de elektrisch velden,  en een rare event analysis voor de kansverdeling dat het gebeurt. Daarnaast leerden onderzoekers uit Groningen ons hoe we de deeltjeslawines moesten modelleren, zodat we de techniek daarna zelf konden toepassen.  Rutjes lacht: "Als je nu naar onweer kijkt, dan weet je dat dat komt door een kosmisch deeltje ver uit de ruimte!"

 

De onderzoeksresultaten komen voort uit het door STW gefinancierde project Creeping Sparks en het project  Cosmic Lightning van de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) . 

Het onderzoek is mede gefinancierd door Technologiestichting STW en Stichting FOM. Het artikel ‘Prediction of lightning inception by large ice particles and extensive air showers' door Anna Dubinova, Casper Rutjes, Ute Ebert, et al verscheen op 30 juni in het wetenschappelijke onder nummer LC15280 in Physical Review Letters.

 

De Rijksuniversiteit Groningen schreef een Engelstalig artikel over de fysische achtergrond

 

 

 

 

Gerelateerd nieuws

Kas zonder gas

Kas zonder gas

Tuinbouw onder glas verbruikt veel fossiele energie. Met de spiksplinternieuwe kas All Electric in Bleiswijk wil de Wageningse universiteit (WUR) laten zien dat het ook anders kan.

TNO: 'Energie wordt goedkoper'

TNO: 'Energie wordt goedkoper'

Doelgerichte innovatie en goede coördinatie kunnen de kosten van de energietransitie flink verminderen. Bovendien leidt door die kostendaling de energietransitie tot aanzienlijke baten voor de economie en voor de…

Snufje metaal verbetert afvang van CO2

Snufje metaal verbetert afvang van CO2

Door een kleine dosis metaal zoals zink of nikkel werken materialen voor CO2-afvang uit rookgassen al bij tot 50 graden C lagere temperatuur dan normaal, ontdekten onderzoekers van het Nederlandse instituut voor…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
MGBS de slanke versie binnen de MGB serie

Ter aanvulling op de MGB serie heeft EUCHNER de MGBS uitgebracht, die uitkomst biedt op plaatsen met weinig ruimte en op...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 april 2019, Vianen

Masterclass Machineveiligheid ( 4-dagen)

23,24,30 april en 1mei 2019

6 mei 2019, Leuven

Vezelversterkte kunststof composieten

In deze cursus krijg je handvatten voor het toepassen van kunststof composiet materialen in je eigen werk...

Meer agendapunten »