Bliksem betrapt

Camera betrapt röntgenstraling van inslaande schicht

De röntgenstraling ontstaat aan de punt van de bliksemflits, is op deze opname te zien. (c)Joseph Dwyer
Zoom
De röntgenstraling ontstaat aan de punt van de bliksemflits, is op deze opname te zien. (c)Joseph Dwyer

Een speciaal gebouwde röntgencamera die tien miljoen beelden per seconde maakt, laat zien dat een bliksemflits röntgenstraling afgeeft aan zijn punt.

Het röntgenlicht dat een bliksemflits uitzendt, is voor het eerst gelokaliseerd. Het wordt uitgezonden door de punt van de bliksem in de periode dat die nog zijn weg zoekt van de wolk naar de aarde.

Dat blijkt uit filmopnamen die in röntgenlicht zijn gemaakt van speciaal voor dat doel opgewekte bliksems boven een onderzoeksterrein in Florida. Het nieuws is deze week bekendgemaakt op de herfstvergadering van de American Geological Union in San Francisco.

De camera waarmee de opnamen werden gemaakt, is nog niet het apparaat waar Joseph Dwyer van het Florida Institute of Technology van droomt. Goed is dat hij in twee seconden twintig miljoen beeldjes maakt. Dat heb je wel nodig bij een natuurverschijnsel dat met een zesde van de lichtsnelheid naar beneden komt. Minder goed is de resolutie: dertig pixels. "Maar dat kunnen we gemakkelijk opvoeren", zegt Dwyer opgeruimd. Eerst moesten we aantonen dat het kon werken."

Camera obscura
De camera werkt als een camera obscura: het beeld ontstaat op de achterwand van een met centimeters dik lood stralingsdicht gemaakte doos waarin een gaatje zit, zonder lens. Om voldoende röntgenstralen binnen te krijgen, moest het gaatje wel vrij groot worden, bijna 8 centimeter, wat het beeld er niet scherper op maakte.

Dat bliksems röntgenstralen afgeven, was al sinds 2001 bekend. Het was verrassend, want röntgenstralen zijn een soort licht, maar dan met een heel korte golflengte. In principe geldt dat hoe korter de golflengte is, hoe heter het voorwerp moet zijn dat het uitzendt. Maar de lucht rond een bliksemschicht wordt nooit warmer dan een graad of vijftienduizend, niet echt de temperatuur waar je röntgenstraling bij verwacht. Bliksems zenden zelfs gammastraling uit, en daarvan is de golflengte nog korter.

NIet door hitte
Bij bliksems zijn die stralingsvormen dan ook geen product van hitte, maar worden ze uitgezonden door elektronen in de lucht die door de langskomende ontlading enorm worden versneld. En dat gebeurt kennelijk vooral op de plek waar de bliksem net aankomt.

Om de ontlading te kunnen fotograferen was niet alleen een bijzondere camera nodig, maar ook een manier om bliksem op commando te kunnen laten inslaan. Dat kan in Florida: op het militaire terrein Camp Blanding staat het International Center for Lightning Research and Testing (ICLRT). Als boven die vierkante kilometer onweerswolken arriveren, gaat regelmatig een raket de lucht in, die met een dunne stroomdraad aan de lanceertoren verbonden blijft.

De geleider maakt het de bliksem gemakkelijk. Waar een bliksemschicht normaal pas gaandeweg beslist waar hij zal inslaan, wat te zien is aan het zigzaggen en soms vertakken ervan, raakt hij op het ICLRT bijna altijd de toren. En daar stond voor dit onderzoek de röntgencamera op gericht.

Het ICLRT is een van de weinige plaatsen in de wereld waar je dit onderzoek kunt doen. De enige echte concurrent staat ook in de VS, het Langmuir Laboratory for Atmospheric Research in Socorro in New Mexico. Daar wekken ze de bliksem vooral op met ballonnen, en zonder een gidsende draad naar de aarde.

Onbeantwoorde vragen
Het onderzoek moet volgens Dwyer helpen de vele nog onbeantwoorde vragen over bliksems te beantwoorden: hoe beginnen ze nu precies in de wolk? Wat bepaalt hun route naar de grond? Wat gebeurt er precies bij een inslag?

Wat het laatste betreft: daar komen in ieder geval de gammastralen om de hoek kijken. Letterlijk: op de foto's zie je dan veel meer pixels oplichten, want lood of geen lood, de gammastralen gaan ook door de zijkanten van de camera.

Bas den Hond in San Francisco