Der globale elektrische Stromkreis

Im Juni 1752 sammelte Benjamin Franklin aufgeregt seine Materialien, um einen Drachen steigen zu lassen. Mit einem Seidentuch, einer Hanfschnur, einem Schlüssel und einer Leidener Flasche eilten er und sein Sohn William nach draußen. Warum? Ein Sturm braute sich zusammen, und Franklin wusste, dass dies der perfekte Zeitpunkt war, um seine Theorie zu beweisen. Nachdem sie erfolgreich einen Drachen gebaut und zum Fliegen gebracht hatten, standen die beiden Männer in einem Schuppen. Ein Sturm kam auf.

An der Spitze des Drachens hatte er eine Metallstange platziert. Von dort verlief eine Hanfschnur zu einem Metallschlüssel und einem Seidenschal. An diesem Punkt glauben viele Leute, dass der Drachen vom Blitz getroffen wurde. Dies ist jedoch nicht der Fall. Was ist passiert? Franklin legte seinen Finger in die Nähe des Schlüssels. Er spürte einen Funken. Die negative Ladung im Schlüssel reagierte auf die positiven Spannung in seiner Hand. Er hatte seine Theorie bewiesen, dass elektrische Ladungen um ihn herum vorhanden waren. Dieses und ähnliche Experimente führten zu einer intensiveren Erforschung der atmosphärischen Elektrizität.

Der globale elektrische Stromkreis

Elektrizität zieht sich durch unsere Atmosphäre. Wissenschaftler wollen herausfinden, wie, wo und was diese elektrischen Ladungen entstehen lässt. Darüber hinaus möchten sie ein globales elektrisches Stromkreis-Modell erstellen, um diese Fragen zu beantworten. Nach ihrem heutigen Wissensstand hat unsere Sonne den größten Einfluss auf den Stromkreis.

In Bezug auf den globalen Stromkreis der Erde ist die Sonne für dessen Existenz von zentraler Bedeutung. Sie liefert den größten Teil der ionisierenden Strahlung, die Ionen erzeugt. Ionen sind geladene Atome, die in der Erdatmosphäre existieren, insbesondere in den oberen Schichten und Regionen. Diese Regionen sind als Ionosphäre bekannt.

Wir leben in der Troposphäre, der untersten Schicht der Erdatmosphäre. Sie erstreckt sich bis auf etwa 10 km über dem Meeresspiegel. In der nächsten Schicht, die als Stratosphäre bezeichnet wird, befinden sich der Jetstream und die Ozonschicht. In der Mesosphäre, oberhalb der Stratosphäre, befinden sich elektrische Ströme, Blitzereignisse, Sprites und Elves genannt. Sie liefern große Mengen an elektrischem Strom in die obere Atmosphäre. Berichte über diese elektrischen Ströme wurden erst in den 1990er Jahren ernst genommen, als Wissenschaftler die technischen Möglichkeiten hatten, diese Ereignisse zu erfassen.

Die Blitze und elektrischen Stürme der Erde

Etwa 100 Blitze schlagen pro Sekunde auf der Erdoberfläche ein. Ein Blitz ist eine Entladung von Elektrizität. Ein einziger Blitzeinschlag kann die umliegende Luft auf 30.000 °C erwärmen. Durch diese extreme Erwärmung dehnt sich die Luft explosionsartig aus. Tatsächlich erzeugt diese Ausdehnung eine Schockwelle, die sich in eine knallende Schallwelle verwandelt, die als Donner bekannt ist. Die Wissenschaftler wissen, wie diese Ereignisse entstehen, aber sie möchten trotzdem ein Modell, das ihnen hilft, mehr zu erfahren. Die Sonne, die Erde, die Magnetosphäre der Erde und die Schichten der Atmosphäre bieten alle elektrischen Vorgänge.

Darüber hinaus tragen die Ionosphäre, Wolken, Partikel, blitzende Gewitter und Sprites zum globalen Stromkreis der Erde bei. Welchen Einfluss hat der globale elektrische Stromkreis der Erde auf Klima und Wetter? Mit einem Modell könnten Wissenschaftler ihre Ideen testen.

In den kommenden Jahren hoffen wir, dass dieses Modell dank der Technologie Wirklichkeit werden kann. Für den Moment werden wir die großartige Darstellung der Natur bei der Arbeit genießen.