Ursache einer rätselhaften Ost-West-Asymmetrie aufgespürt
Wie Messungen mit einer Detektoranlage für kosmische Teilchen in Indien zeigen, können die Spannungen in Gewitterwolken mit bis zu 1,3 Milliarden Volt erheblich größer sein als bislang angenommen. Doch bei den Messungen trat ein rätselhaftes Phänomen auf. Die Detektoren registrierten 81,5 Prozent der Gewitter östlich der Anlage – obwohl meteorologische Daten keine solche Asymmetrie aufwiesen. Wie Forscher jetzt herausgefunden haben, verursacht das Magnetfeld der Erde die Ost-West-Asymmetrie. Es lenkt positiv und negativ geladene Teilchen unterschiedlich ab. Die Berücksichtigung dieses Effekt macht die kosmische Strahlung zu einem effektiven Werkzeug für die Untersuchung von Gewittern.
Das GRAPES-3-Observatorium in Indien ist auf den Nachweis von Myonen spezialisiert. Myonen sind elektrisch geladene Teilchen ähnlich den Elektronen und Positronen, nur 207-mal schwerer. Sie entstehen in der Erdatmosphäre, wenn die hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung auf Atome und Moleküle der Atmosphäre treffen. Die hohen elektrischen Spannungen im Inneren von Gewitterwolken lenken die Myonen ab – wobei die Richtung von der jeweiligen elektrischen Ladung eines Myons abhängt. So können die Forscher aus Unterschieden in der Häufigkeit positiv und negativ geladener Myonen Rückschlüsse auf die Spannungen im Inneren von Gewitterwolken ziehen.
So stießen die Wissenschaftler auf die überraschend hohen Spannungen – aber auch auf die Ost-West-Asymmetrie. Nicht nur elektrische, sondern auch magnetische Felder beeinflussen die Bewegung der Myonen. Das Magnetfeld der Erde wirkt dabei ebenfalls unterschiedlich auf positive und negative Teilchen und verursacht so die scheinbare Häufung von mit GRAPES-3 gemessenen Gewittern in östlicher Richtung. Die Forscher konnten den Effekt mit Computersimulationen reproduzieren und hoffen nun, mit GRAPES-3 weitere Erkenntnisse über Gewitter zu gewinnen.
Bildquelle: The GRAPES-3 Collaboration
