NRC Handelsblad van 01-02-2003, Pagina 35, Wetenschap & Onderwijs

BLIKSEMONTLADING LEVERT KRACHTIGE PULS RÖNTGENSTRALING

Bruno van Wayenburg

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.
Door een raket met achter zich een dun koperen draadje richting een
onweerswolk te schieten lokten Amerikaanse wetenschappers een
bliksemontlading uit. FOTO UNIVERSITY OF FLORIDA

Copyright: Wayenburg. Bruno van