Jäger der Blitze

Autor: George Johnson  —  Bilder: Carsten Peter

Tim Samaras ist mit Fotos von Tornados weltbekannt geworden. Dann interessierte er sich für Blitze: Mit der schnellsten hochauflösenden Kamera der Welt hat er ihre kurze, feurige Existenz im Film festhalten.

Der Rüttelstreifen am Straßenrand ist eine prima Sache, denn Tim Samaras kann seinen Blick nicht ständig auf die Fahrbahn richten. Er fährt einen großen Pick-up mit Hagelnarben im Blech. In einem viereinhalb Meter langen Anhänger sind Hochgeschwindigkeitskameras und andere elektronische Geräte montiert. Rechts vom Fahrersitz ist ein Laptop angebracht. Samaras hat die linke Hand am Lenkrad, die rechte navigiert auf einer Radarwetterkarte von Oklahoma. Ein bunter Klecks – rot in der Mitte, außen herum orange, gelb, grün und blau – zeigt, wo sich nordöstlich von uns ein Gewitter zusammenbraut.

«Das spuckt schon ein paar ganz gute Blitze aus», sagt er und fixiert die kleinen gelben Kreuze auf dem Radarbild. Ein anderes Bildschirmfenster zeigt unsere Position. Dann summen die Reifen auf dem Rüttelstreifen. Samaras lenkt das rollende Labor zurück auf die Straße.

Während Insekten an die Windschutzscheibe klatschen und ein Spinnennetz aus Rissen im Glas – ein alter Hagelschaden – langsam größer wird, folgen wir dem Unwetter in östlicher Richtung. Vor uns türmen sich die Wolken wie Blumenkohlköpfe – das klassische Zeichen für warme, feuchte Aufwinde, die negativ geladene Wassertröpfchen und Eiskristalle von den positiv geladenen in der Wolke trennen (wie, das weiß niemand genau). Dabei entstehen Spannungen von Millionen Volt. Eine davon hat sich gerade am Himmel vor uns entladen.

Die Blitze folgen jetzt im Sekundenabstand, aber als Samaras gerade nach einer Stelle sucht, an der er rechts ranfahren kann, wird der bunte Klecks auf dem Radarbild plötzlich kleiner. Samaras gibt Gas, aber wenig später scheint die Sonne, und über uns steht ein Regenbogen.

Das Wetterradar zeigt nördlich von uns, in Kansas, einen neuen Farbfleck. 130 Kilometer entfernt, entsteht wieder ein Gewitter. Jetzt, im Sommer, ist das in dieser Region normal. Deswegen ist Samaras mit seinem Team ja hier: Seit 2006 versucht er, einen Blitz im Augenblick seiner Entstehung zu fotografieren.

In der Regel beginnt es damit, dass negativ geladene Elektrizität – der Leitblitz – im Zickzack von einer Wolke zum Boden schießt. Kommt er der Erde nahe genug, springen ihm von dort positive Ladungen entgegen. Das Zusammentreffen erzeugt die eigentliche Hauptentladung, auch Gegenblitz genannt: In einem ungeheuren Stromstoß flammt der Himmel auf. Der ganze Vorgang dauert von Anfang bis Ende nicht länger als 200 Millisekunden.

Auf seinem Anhänger hat Samaras zwei „Phantom“-Hochgeschwindigkeitskameras. Sie können bis zu 10000 Bilder in der Sekunde aufnehmen. Damit produzierte er atemraubende Zeitlupenvideos, die den Weg des Leitblitzes von oben nach unten und gelegentlich auch die aufsteigenden Ladungen zeigen. Doch sobald sich beide verbinden, blendet das grelle Leuchten der Hauptentladung die Kamera und verschleiert die Details. Die Wissenschaftler würden gern einen Blick hinter diesen Schleier werfen und beobachten, wie sich der Blitz im Moment der Hauptentladung entwickelt.

Solche Bilder könnten helfen, einige offene Fragen zum Thema Blitze zu beantworten. Zum Beispiel warum ein Blitz auch mal in einen niedrigen Baum einschlägt, obwohl gleich daneben ein Turm aus Metall steht. Oder warum ein Blitz überhaupt einschlägt. Zwar sind die in Gewitterwolken entstehenden Spannungen groß, sie sollten aber bei weitem nicht ausreichen, um die Isolatoreigenschaften der Luft zu überwinden. Da muss noch etwas anderes eine Rolle spielen. Bilder der Vereinigung von Leitblitz und Gegenladung könnten vielleicht eine Antwort liefern. Doch dafür braucht man eine Kamera, die pro Sekunde mehr als eine Million Bilder machen kann. Die einzige, die es gibt, steht hinten auf Samaras Anhänger.

Sie ist 1,80 Meter hoch und wiegt 725 Kilo. Im Kalten Krieg zwischen den USA und der UdSSR diente sie dazu, oberirdische Atomwaffentests zu filmen. Samaras wurde auf sie aufmerksam, als er 1980 als Techniker an der Universität in Denver arbeitete.

Damals war das Instrument ein Wunderwerk der Analogtechnik. Licht fällt durch das Hauptobjektiv auf einen dreiseitigen Spiegel. Der ist in der Mitte einer Turbine angebracht, die mit Druckluft oder Helium angetrieben wird. Der Spiegel rotiert mit 6000 Umdrehungen in der Sekunde. Ursprünglich warf er das Licht auf die Objektive von 82 rund um ihn herum platzierten 35-Millimeter-Filmkameras. Es entstand eine Folge von Bildern in Abständen kleiner als eine Millionstel Sekunde.

Ihr offizieller Name lautet „Beckman & Whitley 192“. Samaras nennt sie kahuna. Das ist hawaiianisch und bedeutet so viel wie „Hexenmeister“.

Finanziell unterstützt von der National Geographic Society, richtete Samaras das Ungetüm wieder her. Die analoge Filmtechnik ersetzte er durch hochempfindliche Digitalsensoren, die für die Weltraumforschung entwickelt worden war. Hinzu kamen eine spezielle Software und die notwendige Elektronik. Trotzdem: Ein Instrument, das fast eine Tonne wiegt, hat Nachteile. Die kahuna ist schwer in Stellung zu bringen und auszurichten und auch in einer anderen Hinsicht sehr langsam. Denn jedes Mal, ehe Samaras eine Hochgeschwindigkeitsaufnahme machen kann, muss er zehn Sekunden warten, bis die Turbine den Spiegel rasch genug rotieren lässt. Nach einer Minute muss er sie wieder herunterfahren, damit sie nicht zu heiß wird. Wenn er das Glück hatte, ein Bild einzufangen, dauert es 20 Minuten, bis er die 1,8 Gigabyte Daten heruntergeladen hat und sich das Ergebnis ansehen kann. Erst dann ist der Apparat bereit für die nächste Aufnahme.

Samaras braucht also ein ortsfestes Gewitter, das in Blickrichtung der Kamera Blitze erzeugt. Und zwar viele Blitze. Nur so kann er hoffen, die entscheidenden Momente der Blitzentstehung und -entwicklung festhalten zu können.

In der Hoffnung, das Gewitter einzuholen, rasen wir von Oklahoma hinauf nach Kansas, Richtung Sublette. Über der Ebene türmt sich eine schwarze Wolkenmasse. Sobald die Sonne untergeht, kühlt sich der obere Teil der Wolken ab. Das bedeutet mehr Aufwind, mehr negativ und positiv geladene Teilchen, mehr Blitze. Als wir an den rechten Straßenrand fahren, tobt das Gewitter schon heftig, in der Ferne hat sich ein kleiner Tornado gebildet. Er löst sich aber rasch wieder auf. Was übrig bleibt, ist eine spektakuläre Blitzshow.

Ein Sensor auf der Außenseite des Anhängers gibt die Ladung der Atmosphäre mit zehn Kilovolt pro Meter an, Tendenz steigend. Demnach ist es gefährlich, sich im Freien aufzuhalten. Die beiden „Phantom“-Kameras auf dem Anhänger fotografieren in die Entstehung und in den Verlauf der Blitze hinein. Über uns rollt der Donner. Aber die kahuna aktiviert Samaras nicht. Für den Schuss, auf den er wartet, herrschen hier nicht die richtigen Bedingungen.

Wir packen ein und fahren weiter, jetzt südwestlich, nach New Mexico hinein. Wenig später steht wieder ein Regenbogen am Himmel, sogar ein doppelter. Samaras bringt den Truck mitten auf der Hauptkreuzung von Clayton zum Stehen. Das Hupkonzert und die ihn umkurvenden Autofahrer ignoriert er. NATIONAL GEOGRAPHIC-Fotograf Carsten Peter macht ein paar Aufnahmen – ganz einfache Regenbogenbilder.

Erfahren Sie hier, wie Blitze entstehen:


Zwei Jahre später treffe ich Samaras in New Mexico wieder. Widerwillig hat er dem Vorge­hen zugestimmt, das er in seinem Innersten für Betrug hält: Er wird die Kamera nun auf Blitze richten, die von Raketen ausgelöst wurden. Zu­vor hatte er die kahuna noch einmal verbessert und war zusammen mit seinem Team zwei Wochen lang kreuz und quer den Gewittern hinterhergereist. Jetzt fährt er langsam den Weg zum Forschungszentrum Langmuir hinauf.

Es liegt in der Bahn der feuchten Monsunluft, die jeden Sommer von Süden heranströmt. In einem Bunker sitzt ein Wissenschaftler und feuert Raketen, an denen jeweils ein langer Draht befestigt ist, in die Gewitterwolke. Kolle­gen in einem anderthalb Kilometer entfernten Gebäude zeichnen die entstehenden Blitze mit einer „Phantom“ und anderen Instrumenten auf.

Ein Wissenschaftler erklärt, wie man hier ar­beitet: Wenn die Bedingungen stimmen, wird eine Rakete präpariert, dann läuft ein Fünf-Se­kunden-Countdown. Würde man länger warten, könnte es zu einem natürlichen Blitz kommen, außerhalb der Reichweite der Messinstrumente.

Samaras ist besorgt. Die kahuna braucht ja zehn Sekunden, um einsatzbereit zu sein. Also muss er die Turbine früher starten, aber langsamer rotieren lassen, damit sie sich nicht überhitzt. Sobald der Countdown beginnt, wird er sie auf volles Tempo bringen.

Wir warten. Endlich, am Nachmittag des dritten Tages, zeigt das Radar ein umfangreiches Gewittersystem im Nordosten. Wir ziehen uns in den Anhänger zurück. Donner, Blitze, dann über Funk die Nachricht: «Raketen werden vorbereitet.» Auf dem Bildschirm ist das Zentrum des Unwetters violett: höchste Intensität.

Der Sturm rüttelt an unserem Auto. Samaras wirft die Turbine an. Dann heißt es: «Start in fünf.» Samaras fährt die kahuna hoch, eine Rakete schießt in den Himmel. Beinahe unmittelbar verdampft der lange Draht, den sie hinter sich herschleppt, in einem sofort aufflammenden Blitz. Das war viel zu schnell, die fünf Sekunden Vorlaufzeit haben nicht gereicht. In der folgenden Stunde werden noch fünf weitere Raketen abgefeuert, drei davon erzeugen einen Blitz, aber jedes Mal ist Samasas’ Kamera nicht schnell genug einsatzbereit.

Er verlässt den Berg mit ein paar hübschen Bildern, doch ohne den ersehnten Schuss von der Geburt eines Blitzes. Also macht Samaras weiter. Mittlerweile hat er ein System von zwölf Computern installiert und so die Übertragungszeiten der Daten drastisch verkürzt. Mit weiteren Forschungsgeldern von der Regierung baut er nun eine Art Periskop für die Kamera in den Anhänger seines Autos: Künftig wird er sie geschmeidig in alle Richtungen schwenken können. Er wird sich wieder auf den Weg machen, immer ein Auge auf die Straße gerichtet, das andere auf die Wetterkarte auf seinem Laptop. «Ich will dieses Bild», beharrt er, «und ich höre erst auf, wenn ich es habe.»

EIne weitere Blitzgalerie finden Sie auf der US-Site von NATIONAL GEOGRAPHIC.

Lesen Sie hier das Interview mit dem NATIONAL GEOGRAPHIC-Fotografen Carsten Peter.


(NG, Heft 08 / 2012, Seite(n) 90 bis 105)

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Extras

Buch-Tipp: Die Enzyklopädie des Wetters und des Klimawandels
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