inatura Dornbirn: Kugelblitz

Der Kugelblitz - Naturphänomen oder Sinnestäuschung?

von Dr. Alexander Keul, Salzburg

Die Entstehung von Kugelblitzen bleibt ein Rätsel der atmosphärischen Physik (Stenhoff, 1999). Sind es noch unerklärte Naturerscheinungen, Wirkungen gewöhnlicher Blitzschläge oder einfach nur Sinnestäuschungen?

"Es dürfte Mitte August [1968] gewesen sein, als am Nachmittag, etwa 15:00 Uhr, im Raum Maria Wörth ein schweres Gewitter niederging. [Wir] befanden uns in der Villa Anna in unmittelbarer Nähe des Seeufers [am Wörthersee, Kärnten]. Nach einem heftigen Blitz und Donner (gleichzeitig) bewegte sich durch das Zimmer eine hell-leuchtende Kugel mit etwa 20 cm Durchmesser und einer Entladungscorona, zischend wie ein Weihnachtssternspritzer, zur offenen Balkontür, dann entlang des hölzernen Balkonpfeilers zum Boden und etwa 300 m auf die Seefläche hinaus, wo es zu einer nochmaligen Entladung mit Donnergeräusch kam. Die Bewegung der Kugel war stetig geradlinig und drehend. Wo die Kugel in das Gebäude eindrang ist mir heute noch rätselhaft, die Fenster waren geschlossen und es gab keinerlei Spuren. Die Kugel bewegte sich etwa in Betthöhe über dem Fußboden. Am genannten Holzbalkonpfeiler gab es Brandspuren, d.h. an mehreren Stellen gloste das Holz und an der Frontseite des Hauses fanden wir anschließend einige zerbrochene Dachziegel. Im Zimmer roch es nach dieser Erscheinung nach ‚Schwefel´. Offensichtlich sind durch die Entladung an der Oberfläche der Kugel NO_x-Verbindungen entstanden. Meine Frau und ich wurden bei diesem Vorfall nicht verletzt, hatten jedoch einen gehörigen Schock. Wir saßen in ca. 1,5 m Entfernung von der Kugelbahn. Nach meiner Erinnerung war die Kugel relativ scharf umrissen. Die Farbe würde ich als weißblau mit leicht rötlichem Stich bezeichnen."
(Alfred Geiswinkler, 1997, persönliche Mitteilung).

: Skizze von Alfred Geiswinkler, 1997 - © A. Geiswinkler / A. Keul

Dieser detaillierte Bericht eines Diplomingenieurs der Elektrotechnik, inzwischen pensionierter Prokurist und Direktor der Burgenländischen Elektrizitätswirtschafts-Aktiengesellschaft (BEWAG), steht für tausende Augenzeugenberichte weltweit, die noch immer Wissenschafter staunen lassen.

Das bisher einzige (!) deutschsprachige wissenschaftliche Buch von Oberstudienrat Walther Brand mit einer Statistik über 100 Fälle erschien 1923, also vor über 85 Jahren. Die neuere Forschungssituation beschrieb Professor Martin A. Uman, der bekannte Senior-Blitzexperte der Universität Florida, 1987 so:

"Trotz des Reichtums ähnlicher Kugelblitz-Beobachtungen über einen Zeitraum von Jahrhunderten, Berichte, die wenig Zweifel an der Realität des Phänomens lassen, gibt es noch immer keinen Konsens über den physikalischen Mechanismus oder die Mechanismen, die für Kugelblitze verantwortlich sind" (S.23).

Der Astrophysiker Axel Wittmann, Göttingen, verfasste den folgenden, immer noch gültigen "Steckbrief" des Phänomens (1976) :

Auftreten in Gewittern, oft nahe der Bahn von Erdblitzen
Runde Form unter einem Meter Durchmesser
Farbe meist orange bis rot
Undurchsichtig, und selbstleuchtend
Gleichförmige oder irreguläre Bewegung, manchmal Stillstand
Häufig Eindringen in Gebäude
Lebensdauer selten mehr als einige Sekunden
Geräusche oder Geräuschlosigkeit, auch in der Endphase
Meist wirkungslos, aber auch Zerstörungen und Verletzungen

In einem Forschungsprojekt konnte der Verfasser 2000/2001 über 400 Fallberichte aus Mitteleuropa, darunter 250 aus Österreich, statistisch auswerten (Keul & Stummer, 2002). Am kugelblitzreichsten erwiesen sich Steiermark, Nieder- und Oberösterreich. Männer berichteten gleich oft wie Frauen ihre Wahrnehmung; das Alter der Beobachter lag zwischen 16 und 93. Die Fälle streuten quer durch das 20.Jahrhundert. 85% der Beobachtungen ereigneten sich im Sommer, 70% während Gewittern. In über 90% der Fälle wurde nur ein Objekt gesehen, in jedem zweiten Fall in weniger als fünf Meter (!) Entfernung, das meist innerhalb von drei bis fünf Sekunden wieder verschwand. Die Objektgröße lag bei 25 bis 30 Zentimetern. 60% der Objekte leuchteten rot-orange-gelb, über 10% sprühten Funken. Jeder dritte Fall trat zum Schrecken der Beobachter im Inneren von Gebäuden auf. Mit einer Falldichte von 1 pro 28.000 Einwohner liegt Österreich international vor Japan (1:61.000).

Augenzeugenberichte können allerdings voneinander abweichen. Wie sieht es eigentlich mit "harten" physikalischen Beweisen aus? Ein US-Forschungsprojekt untersuchte das Fotomaterial des "Prairie Network", dessen Kamerastationen nachts Meteoritenfälle fotografieren, und fand unter 120.000 Blitzentladungen 24 Kugel- und Perlschnurblitze (letztere bestehen aus mehreren Kugeln; Barry, 1980). Ein besonders detailreiches Kugelblitz-Farbfoto auf einer Zeitaufnahme
gelang 1978 Werner Burger aus St.Gallenkirch im Montafon (Keul, 1992). Es konnte trotz zahlreicher Expertengutachten und zweier EDV-Bildanalysen bisher nicht natürlich erklärt werden.

: Kugelblitz in St.Gallenkirch im Montafon 1978 - © Werner Burger

1992, bei einem Kugelblitz in Perg, Oberösterreich, ergab die Zusammenarbeit von Psychologie (Zeugeninterview), Blitzschutz (Spurensicherung) und Blitzortung (ALDIS) frische Spuren eines niederenergetischen Blitzschlages (Keul, Gugenbauer & Diendorfer, 1993).

Am 19. April 2003, Karsamstag, wollten zwei Teenager in Zwönitz, Sachsen, gegen 18 Uhr 45 mit ihrer Webcam mit Laptop-Anschluss Blitze filmen. Auf der vier Minuten langen Aufnahme entdeckten sie im nachhinein ein seltsames Objekt, das binnen zweier Sekunden mit "welliger" Flugbahn über die Dächer stieg. Im Film ist es weißgelb, zeigt „Rauch“ und zwei Helligkeitsausbrüche. 56 Webcam-Einzelbilder wurden übereinanderkopiert, ausgemessen und von Videoexperten der Abteilung Digitales Fernsehen der Fachhochschule Salzburg auf Fälschungszeichen hin kontrolliert – sie fanden kein Indiz dafür (Keul, 2004). 2004 fotografierte Stefan Forster in Uzwil (St.Gallen, Schweiz) mit seiner Digitalkamera bei Gewitter ein stationäres Objekt (Keul, 2005).

: Kugelblitz in Zwönitz, Sachsen

Das neue Blitzlehrbuch von Rakov und Uman (2003) listet in einem eigenen Kapitel über Kugelblitze 16 Erklärungsversuche auf: 11 Theorien mit innerer Energiequelle (Verbrennung, Plasma, Wirbel, Ladungstrennung, Kernenergie) und 5 mit äußerer Energiequelle (EM-Feld, Erdfeld, kosmische Strahlung, Antimaterie). Um wirklich stimmig zu sein, muß eine Erklärung mit den meisten natürlichen Beobachtungen und Experimenten zusammenpassen, und das steht noch aus.

Neben den 16 Erklärungsversuchen bei Rakov und Uman wurde schon länger (z.B. vom Schweizer Blitzforschungspionier Berger) versucht, Kugelblitze als Sinnestäuschungen zu erklären. Während Berger und andere noch die Blendung des Auges durch einen nahen Blitz und sich daraus entwickelnde Nachbilder vermuteten (deren Farbe sich allerdings verändern müßte, die sich bei Augenbewegung mitbewegen und Gegenstände der Umwelt immer verdecken), wird seit dem Aufkommen elektromagnetischer Hirnstimulation (TMS, ab 1990) gemutmaßt, Kugelblitze wären EM-Halluzinationen, ausgelöst durch nahe Blitzentladungen. Hier stehen sich –bislang ohne eindeutige experimentelle Befunde– positive (z.B. Cooray & Cooray, 2008) und negative Effektabschätzungen (z.B. Keul, Sauseng & Diendorfer, 2008) gegenüber.

Ein interessantes Feldexperiment stellte die Forschungsgruppe um Martin Uman in Florida an (Hill, Uman et al., 2010): Auf ihrer Raketenabschussrampe in Camp Blanding, mit der sich bei Gewitter Blitze künstlich auslösen lassen, wurden 2008 acht derart getriggerte Entladungen über eine Vielzahl vorbereiteter Materialien geleitet. Dabei bildeten sich nach Blitzschlägen in Salzwasser, Siliziumplatten, auf Stahl oder Kiefernzweige für eine halbe bis eine Sekunde Dauer Leuchterscheinungen durch Ionisation und Verbrennung. Die Forscher behaupten nicht, Kugelblitze erzeugt zu haben, beschreiben aber optische Effekte durch ganz verschiedene Ursachen (Lichtbögen auf Stahl, Silizium, Salzwasser, Holz). Eine auf Stahl erzeugte Lichtkugel erreichte im Film 33 Zentimeter.

Kugelblitzforschung bleibt also - auch ohne großes Forschungsbudget - weiter spannend. 1988 wurde als internationale Gruppe das ICBL (International Comitee on Ball Lightning) gegründet, das alle zwei Jahre einen Kongress abhält und den Verfasser 2008 als einen ihrer Vizepräsidenten wählte. Englische Kurzberichte der letzten ICBL-Kongresse finden sich unter:
http://home.planet.nl/~icblsec/pg_reports.html

Den Kugelblitz kennt man in ganz Europa. So heißt er in Estland keravälk, in Dänemark kuglelyn, in Ungarn gömbvillam oder in Island urdarmani (Keul, 2005). Das technische Memorandum COST P18, unterzeichnet von den 30 führenden Blitzforschern Europas, führt auch den Kugelblitz als Forschungsthema an (Thottapillil, 2005).

AusstellungsbesucherInnen oder Internet-Gäste, die selbst einen Kugelblitz beobachten konnten oder von einem Fall, Foto oder Video wissen, werden höflich gebeten, dem Verfasser eine Notiz dazu einzusenden. Jede Zuschrift wird beantwortet und auf Wunsch vertraulich behandelt.

Dr. Alexander G. Keul,
Universität Salzburg, Hellbrunnerstr. 34, A-5020 Salzburg
e-mail: alexander.keul@VOR VERWENDUNG DER MAIL-ADRESSE DIESEN SPAM-SCHUTZ-TEXT ENTFERNEN!sbg.ac.at

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Literatur

Barry, J.D. (1980). Ball lightning and bead lightning. New York: Plenum.
Brand, W. (1923). Der Kugelblitz. Hamburg: Henri Grand.
Cooray, G. & Corray, V. (2008). Could some ball lightning observations be optical hallucinations caused by epileptic seizures? The Open Atmospheric Science Journal, 2, 101-105.
Hill, J.D., Uman, M.A., Stapleton, M., Jordan, D.M., Chebaro, A.M. & Biagi, C.J. (2010). Attempts to create ball lightning with triggered lightning. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 72, 913-925.
Keul, A.G. (1981). Ball lightning reports. Naturwissenschaften, 68, 134-136.
Keul, A.G. (1992). Possible ball lightning colour photograph from Sankt Gallenkirch, Vorarlberg, Austria. Journal of Meteorology, 17, 73-82.
Keul, A.G. (2004). A possible ball lightning webcam record from Zwoenitz, Germany. The Journal of Meteorology, 29, 168-173.
Keul, A.G. (2005). European survey on ball lightning. The Journal of Meteorology, 30, 99-103.
Keul, A.G. (2005). A Swiss ball lightning photograph. The Journal of Meteorology, 30, 174-177.
Keul, A.G., Gugenbauer, A. & Diendorfer, G. (1993). A ball lightning trace case at Perg, Upper Austria. Journal of Meteorology, 18, 287-294.
Keul, A.G., Sauseng, P. & Diendorfer, G. (2008). Ball lightning – an electromagnetic hallucination? The International Journal of Meteorology, 33, 89-95.
Keul, A.G. & Stummer, O. (2002). Comparative analysis of 405 Central European ball lightning cases. The Journal of Meteorology, 27, 385-393.
Rakov, V.A. & Uman, M.A. (2003). Lightning. Physics and effects. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
Smirnov, B.M. (1993). Physics of ball lightning. Physics Reports, 224, 151236.
Stenhoff, M. (1999). Ball lightning. An unsolved problem in atmospheric physics. New York: Kluwer/Plenum.
Thottappillil, R. (2005). The physics of lightning flash and its effects. COST P18 proposal. Technical Annex. Uppsala: pdf-Dokument.
Uman, M.A. (1987). The lightning discharge. Orlando, FL: Academic Press.
Wittmann, A. (1976). Gibt es Kugelblitze? Umschau, 76, 516-521.