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Kugelblitz Generator

Grundlagen: Trotz allen wissentschaftlichen Fortschritts ist der Kugelblitz ein nach wie vor ungeklärtes Naturphänomen.Tatsächlich ist nach Wissen des Verfassers noch nicht einmal eindeutig ihre Existenz bewissen. Die verschiedensten Mechanismen wie die Explosion atmosphärischer Gase bis hin zu kernphysikalischen Reaktionen wurden zur Erklärung heran gezogen. So hat es auch nicht an Versuchen gefehlt Kugelblitze im Labor zu erzeugen. Erste Erfolge hatten japanische Wissentschaftler mit der Verwendung von starken Mikrowellenfeldern. Diese Experimente kann heute jeder nachbauen der einen Mikrowellenherd besitzt. Die so erzeugten Plasmabälle sind relativ stabil solange der Mikrowellengenerator arbeitet. Auch mit einer stromstarken >> Jakobsleiter << können Plasmabälle erzeugt werden. Allerdings werden diese Versuchsbedingungen (z.B. Mikrowellen) kaum in der freien Natur anzutreffen sein sodass natürliche Kugelblitze falls sie es denn gibt wohl eine andere Ursache haben müssen.
Für die neueren Experimente von Egorov, Stepanov und Shabanov (Laboratory demonstration of ball lightning, AI Egorov, SI Stepanov, GD Shabanov Physics-Uspekhi 47 1 99-101 2004) trifft dies nicht zu. Die russischen Forscher verwendeten einen Funkenübergang in Wasser zur Erzeugung von Plasmabällen.Dieses Szenario könnte auch bei einem natürlichen Gewitter vorkommen.


Warnung!!!
Das folgende Experiment ist nicht ungefährlich da hohe Spannung und hohe Ströme in möglicherweise feuchter Umgebung verwendet werden. Nur Experimentatoren mit Erfahrung im Umgang mit großen Kondensatorbänken sollten sich daran versuchen.

Experiment:
Der wichtigste Bestandteil des Experiments ist eine hochkapazitive Kondensatorbank. Die Bank besteht aus zehn Elkos (6800 µF 350V) welche in Reihe geschaltet eine Gesamtkapazität von 680 µF bei einer maximalen Ladespannung von 3500 V hat. Der Pluspol der Entladestrecke besteht nur aus einem Ring aus blanken Draht. Der Minuspol ist auch aus Kupferdraht dessen blankes Ende in einem Quarzrohr steckt. In einem passenden Behälter mit normalem Leitungswasser werden beide Elektroden eingetaucht. Die zentrale Minuselektrode muss etwa einen Millimeter aus der Wasserfläche ragen und wird mit einigen Tropfen Wasser gefüllt. Ein passender ferngesteuerter Schalter, z.B. ein kräftiges Schaltschütz verbindet zur Zündung die geladene Kondensatorbank mit der Entladestrecke. Bei dem gezeigten Aufbau und mit einer Füllung aus Leitungswasser ist mit Entladeströmen von circa 100 Ampere zu rechnen.

 
Nach der Entladung ist der Wasserrtropfen in der Mittelelektrode verdampft. Aus Sicherheitsgründen ist es wichtig die Kondensatorbank vollständig zu entladen bevor neues Wasser nachgefüllt wird.
Bei richtigem Aufbau, d.h. genügend Abstand zwischen den Elektroden ist die Erscheinung nicht besonders laut, nur ein zischendes Geräusch ist zu hören. Die Bilder zeigen zwei Phasen in der Entwicklung der Plasmakugel die einen Durchmesser von etwa 10 Zentimetern hat und für einige Hundert Millisekunden stabil ist. Die gelbliche Färbung rührt von den im Leitungswasser enthaltenen Natriumion her.Auch ein grünlicher Schein ist zu bemerken der wohl seine Ursache in verdampften Kuperteilchen der Mittelelektrode hat.
Eine genauere Ansicht der Vorgänge erlaubt die Aufnahme mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. Solche Kameras waren bis vor kurzen aber für den Amateur nahezu unerschwinglich. Glücklicherweise hat aber die Firma Casio Ende 2008 eine vergleichsweise preiswerte (ca. 450 Euro) Kamera auf den Markt gebracht. Neben anderen fantastischen Möglichkeiten bietet die Casio Exilim EX-FH20 die Aufnahme von Serienbilder mit hoher Geschwindigkeit bei allerdings verringerter Auflösung. Praktisch ist auch eine Pretrigger Funktion, die Kamera kann bis zu 5 Bildern vor dem Betätigen des Auslösers speichern.
Bildrate (1/s)
Pixelauflösung
30/210
480 x 360
210
480 x 360
420
224 x 168
1000
224 x 56
Der 10 Sekunden dauernde Flashfilm wurde mit einer Bildrate von 210 Bilder pro Sekunde aufgenommen sodass sich eine 20 fache Zeitdehnung ergibt.