De Nederlandse radiotelescoop LOFAR, die vanuit Noord-Nederland uitwaaiert over een deel van Europa, kan het ontstaan en de ontwikkeling van bliksemflitsen volgen. Een internationaal team van wetenschappers, met een leidende rol voor RUG-onderzoekers samen met onder meer het CWI, laat zien dat LOFAR de flitsen nauwkeurig kan zien en details voor het eerst tot iets meer dan een meter vastlegt. Deze nauwkeurigheid is niet eerder bereikt. De hoop is dat betere waarnemingen ook een betere bliksembeveiliging mogelijk maken. De resultaten zijn op 16 februari gepubliceerd in Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Onweer is niet echt iets bijzonders, zou je zeggen, maar wetenschappers breken zich nog steeds het hoofd over het ontstaan van bliksemflitsen. ‘Eigenlijk weten we daar nog maar heel weinig van. Daar kwam ik ook pas een paar jaar geleden achter’, zegt Olaf Scholten, hoogleraar Astrodeeltjesfysica aan onderzoekscentrum KVI-CART van de RUG. Bliksem onderzoeken is lastig: je weet niet waar een bui losbarst en als je er midden in zit wil je de bliksem liever niet aantrekken.
Een nauwkeurige registratie van bliksemflitsen is mogelijk met behulp van radioantennes. Wie tijdens een onweersbui wel eens naar een transistorradio heef geluisterd weet dat onweer radiosignalen afgeeft. Op verschillende plaatsen in de wereld staan al dit antennevelden speciaal voor onderzoek naar bliksem. De LOFAR radiotelescoop bestaat uit vergelijkbare antennevelden, binnen Nederland verspreid over pakweg 3200 vierkante kilometer. En die zijn nu ingezet om bliksem te bestuderen met een nauwkeurigheid die niet eerder is behaald.
Pulsjes
De onderzoekers analyseerden LOFAR gegevens verzameld tijdens een onweersbui op 12 juli 2016, aan het begin van de avond. ‘Een medewerker heeft de bui afgewacht en op het moment dat er een flits was op een knop gedrukt. Daardoor werden in de meetstations de laatste twintig seconden aan data bevroren’, legt Scholten uit. Dit gebeurt in de ‘Transient Buffer Boards’, die op aanraden (en met financiering) van de Radboud Universiteit aan de LOFAR antennes zijn toegevoegd. Ze maken het mogelijk de enorme datastroom van LOFAR tijdelijk vast te houden om rustig terug te kunnen kijken. Doorgaans gooit een automatisch selectiesysteem een groot deel van de data direct weg.
Bij dat terugkijken zijn eerst de gegevens van één antenne geanalyseerd om te bepalen op welk moment de flits precies ontstond – die ene seconde en wat tellen er omheen zijn vervolgens gedownload van 24 verschillende LOFAR stations. ‘Dat duurde een half uur, de antennes produceren nogal wat data.’
Een bliksemflits begint met een serie pulsjes die in stappen van pakweg 50 meter de lucht ioniseren in een ‘kanaal’ van ongeveer een meter in doorsnede. Wanneer zo’n ionisatiekanaal kortsluiting maakt – met de grond of met een andere wolk – schiet de bekende lichtflits er doorheen. De LOFAR data maken het mogelijk alle stapjes in de ontwikkeling van die ontlading nauwkeurig in kaart te brengen. ‘Door op de nanoseconde nauwkeurig te bepalen wanneer een puls in de verschillende stations aankomt kun je de positie ervan in de lucht nauwkeurig bepalen, tot ongeveer een meter.’
