Rätselhafte Kugelblitze

Sind die mysteriösen Leuchtkugeln wirklich nur eine Illusion?

Die bei Gewittern erscheinenden Feuerbälle, die nach Augenzeugenberichten auch in Innenräume eindringen und durch die Räume schweben können, sind ein Phänomen, das der Physik bis heute Rätsel aufgibt. Die Nachricht, es handle sich bei Kugelblitzen um Halluzinationen, die das Gehirn erzeuge, rauschte gerade mächtig durch den wissenschaftlichen Blätterwald. Leider ist diese Theorie weder neu noch erklärt sie Kugelblitze wirklich überzeugend.

Im Labor des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) gelang es den Forschern schon vor Jahren extrem kurzlebige kugelblitz-ähnliche Plasmawolken zu erzeugen. Foto: IPP

Schon die alten Griechen beschrieben seltsame, rollende Feuerkugeln, die bei Gewittern auftraten und ähnliche Schäden wie normale Blitze anrichteten. Seneca, Plinius der Ältere, Karl der Große, Heinrich II. von England und Zar Nikolaus II. sollen Kugelblitze gesehen haben, im 20. Jahrhundert berichteten die Physik-Nobelpreisträger Niels Bohr und Pjotr Kapitza von eigenen Beobachtungen des Naturphänomens.

Im Internet finden sich heute mehr als eine Million Einträge zu Sichtungen aus aller Welt, darunter viele äußerst glaubwürdige Zeugen wie die Mitarbeiter einer Wetterstation in Neuruppin (vgl. Kugelblitz über Neuruppin).

Leuchtende Lichtkugeln von Tischtennisball- bis Fußballgröße

Dennoch bezweifeln einige Wissenschaftler bis heute, dass es das seltene Phänomen überhaupt gibt, viele halten die Augenzeugenberichte für moderne Legenden, Täuschungen oder Halluzinationen. Was insofern verständlich ist, da es bis heute keine echte Erklärung für das Phänomen gibt – stattdessen eine Vielzahl von Theorien über seine mögliche Entstehung, und einige wenige im Labor erzeugte Lichtkugeln, die aber alle nur bedingt als Kugelblitze durchgehen.

Tatsächlich sind die Augenzeugenberichte sehr unterschiedlich, danach sind Kugelblitze schwebende oder rollende, leuchtende Lichtkugeln von Tischtennisball- bis Fußballgröße, die meist weiß bis orange strahlen. Sie treten meist während oder vor Gewittern auf und zwar sowohl draußen als auch in (geschlossenen) Innenräumen, und nach mehreren Sekunden (bis zu einer halben Minute) verschwinden sie wieder. Sie können Funken schlagen und Geräusche erzeugen sowie Schäden verursachen – oder auch nicht.

Diese Heterogenität ist verbunden mit einem Mangel an schlüssigen Erklärungsmodellen, oder wie es der Blitzexperte Martin A. Uman von der Universität Florida formulierte:

Das führt dazu, dass Kugelblitze oft immer noch als Irrlichter, bzw. als die unbekannten fliegenden Objekte der Meteorologie gelten.

Kugelblitzdarstellung aus dem 19. Jahrhundert: "Globe of Fire Descending into a Room" in "The Aerial World," Dr. G. Hartwig, London, 1886

Forschungsobjekt Ball Lightning

Dennoch gibt es eine Vielzahl von Experten, die das Phänomen ernst nehmen und erforschen. Führende europäische Blitzforscher setzten den Kugelblitz 2005 auf ihre Agenda der sie beschäftigenden Themen (vgl. COST P18: The Physics of Lightning Flash and Its Effects). Zudem gibt es seit 1988 das International Committee on Ball Lightning (ICBL), einen Zusammenschluss von Spezialisten, die ein biennales Symposium zum Thema veranstalten – das nächste findet Ende Juni an der Kant-Universität in Kaliningrad statt (vgl. 11-th International Symposium on Ball Lightning). Als Minimaldefinition der Wissenschaftler gilt immer noch der Mitte der 70er Jahre vom Astrophysiker Axel Wittmann aus Göttingen verfasste Steckbrief eines Kugelblitzes:

Was aber erzeugt Kugelblitze, wie entstehen sie? Die echten Skeptiker halten sie für das Nachleuchten auf der Netzhaut nach der extremen Helligkeit eines Blitzes, also eine optische Täuschung oder schlicht für eine Halluzination. Andere setzen auf wilde Theorien wie die von winzigen Kernexplosionen, vom Miniatur-Schwarzen-Loch oder von Antimaterienmeteoriten.

Physiker versuchten dagegen experimentell Kugelblitze herzustellen. Dabei verfolgten sie verschiedene Ansätze. Den Japanern Y. H. Ohtsuki und H. Ofuruton gelang es Anfang der 90er Jahre, mittels sich überlagernder starker Mikrowellenfelder aus chemisch reaktiven Gasgemischen entsprechende Leuchtkugeln zu erzeugen, die allerdings extrem kurzlebig waren. Außerdem gibt es in der Natur keine derartigen intensiven Mikrowelleninterferenzen.

In Labors haben Forscher mancherorts leuchtende Feuerbälle erzeugt, die den Erscheinungen nicht ganz unähnlich, aber meistens zu kurzlebig waren. Foto: Uni Innsbruck

Einen anderen Weg gingen Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Plasmaphysik des Garchinger Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) und der Humboldt-Universität zu Berlin: Sie schufen kugelblitzartige Plasma-Bälle durch elektrischen Entladungen in Wasser. Die so über der Wasseroberfläche erscheinenden Leuchtgaswölkchen hatten einen Durchmesser von 10 bis 20 Zentimeter und eine Lebensdauern von bis zu knapp einer halben Sekunde (vgl. Video: Wie entstehen Kugelblitze? und Leuchtende Plasmabälle im Labor).

Die Forscher gehen davon aus, dass bei der Geburt eines Kugelblitzes normale Gewitterblitze und Wasser zusammenwirken müssen. Allerdings leben ihre Labor-Kugelblitze auch nicht lang genug, um das Naturphänomen überzeugend zu erklären.

Brasilianische Wissenschaftler von der Universidade Federal de Pernambuco gehen davon aus, dass ein anderes Trägermedium im Spiel sein muss. Sie verdampften sehr reines Silizium mittels Hochspannungsentladungen und erzeugten so Leuchtkugeln in der Größe von Tischtennisbällen, die bis zu acht Sekunden lang über das Mobiliar und den Boden des Labors huschen und Hindernisse überspringen (vgl. Production of Ball-Lightning-Like Luminous Balls by Electrical Discharges in Silicon und Video: Real Ball Lightning Created in the Lab). Allerdings schwebten die künstlichen Kugelblitze nicht, sondern rollen nur durch die Umgebung, der Dampf ist zu schwer – und es gibt kein derartig reines Silizium auf der Erdoberfläche

Nichts als ein Hirngespinst?

Jüngst traten österreichische Forscher mit einer Neuauflage der Trugbildtheorie in die Öffentlichkeit. Josef Peer und Alexander Kendl von der Universität Innsbruck veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Studie in der Fachzeitschrift Physics Letters A. Sie untersuchten die elektromagnetischen Felder von bei Gewittern typischerweise auftretenden Blitzen und verglichen sie mit denen der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS), einem Verfahren zur neurologischen Diagnostik und Therapie des menschlichen Gehirns. Mit TMS werden Bereiche des Hirns durch Magnetfelder angeregt oder in ihrer Aktivität gehemmt.

Die beiden Physiker stellten in ihrer Analyse fest, dass die Magnetfelder bestimmter, lang anhaltender Blitze denen der TMS stark ähnlich sind. Daraus schlossen sie, diese Blitze könnten in menschlichen Hirnen ähnliche Effekte auslösen, denn die Veränderung der Magnetfelder verursacht im Kopf elektrische Felder an den Nervenzellen der Sehrinde. Alexander Kendl, der in einem Forschungsprojekt mehr als 400 Kugelblitz-Berichte aus Mitteleuropa auswertete, erklärt:

Zu den optischen Trugbildern addieren sich im Zweifelsfall auch noch andere Sinnestäuschungen wie krachende Geräusche oder Gerüche hinzu. Da nur ganz besondere Blitze die gleichen Magnetfelder erzeugen, erscheinen auch nur in diesen speziellen Fällen die raren Kugelblitze, wie Alexander Kendl erläutert:

Eine einfache Theorie, klingt sehr plausibel: Alles Hirngespinste und die Physik ist aus dem Schneider. Klingt bestechend oder wie die Forscher selbst es formulieren:

Reine Berechnung

Leider ist die TMS-Theorie nur eine rein theoretische Erklärung mehr auf dem weiten Feld der Kugelblitz-Modelle. Die Experten zeigen sich kritisch. Gegenüber Welt der Physik erklärte Ursel Fantz vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik kurz und prägnant: "Diese These ist genauso wenig bewiesen, wie Experimente beweisen können, dass es Kugelblitze überhaupt gibt."

Andere weisen darauf hin, dass die zugrunde liegende Idee alles andere als neu ist – und zudem auf reiner Berechnung beruht. Ausgerechnet andere Österreicher widersprechen besonders lautstark. Der Psychologe und Meteorologe Alexander Keul und sein Kollege Paul Sauseng, beide von der Universität Salzburg weisen daraufhin, dass die neu aufgelegte Theorie bereits 1999 vom Engländer Mark Stenhoff, Verfasser des Fachbuchs Ball Lightening in den Raum gestellt worden sei – und bislang nicht experimentell überprüft wurde.

Nur weil eine Theorie einleuchtend klinge und elegant sei, müsse sie noch nicht stimmen. Zum einen seien Kugelblitze bereits fotografiert worden, zum anderen verursachen sie immer wieder Schäden oder verletzten Personen – wie zum Beispiel 2009 in einem Münchner Biergarten. Das sei bei einem Trugbild schlicht nicht möglich. Alexander Keul sagte in einem Gespräch mit der Nachrichtenagentur APA:

Aber selbst wenn man davon ausgeht, dass nur ein Teil der Kugelblitz-Berichte von Augenzeugen auf die magnetische Stimulation des Hirns zurückzuführen sei, bleiben immer noch viele Unstimmigkeiten. Dazu gehört, dass diese optischen Täuschungen nur bis zu einer Sekunden und nicht mehrere wie die üblichen Kugelblitzsichtungen dauerten.

Der Hirnforscher Paul Sauseng erläutert: "Da die Hirnoberfläche bei jedem Menschen verschieden gefaltet ist, müssten zwei Personen bei gleichzeitiger Kugelblitz-Halluzination völlig andere Erscheinungen sehen, was so jedenfalls nicht berichtet wird." Und Alexander Keul ergänzt: "Wenn Piloten bei Gewitter derart in Halluzinationsgefahr wären, gäbe es wohl nicht nur Flugverkehrssperren bei Vulkanasche. Und Routineuntersuchungen des Gehirns im feldstarken Magnetresonanztomographen (MRT) wären wilder als die Geisterbahn." Es ist wohl doch nicht alles Illusion, und es bleibt in Sachen Kugelblitz für die Physiker noch viel zu tun.

http://www.heise.de/tp/artikel/32/32767/1.html