Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geheimnis der Sandsturm-Blitze gelüftet

15.04.2010
Modell erklärt Ladung von Partikeln in Staubwolken

In Sandstürmen können immer wieder spektakuläre Blitze beobachtet werden. Zählte deren Entstehung bisher noch zu den Mysterien der Wissenschaft, bieten nun Forscher vom Institut für Baustoffe der ETH Zürich und der Rutgers University eine mögliche Erklärung. In der Zeitschrift "Nature Physics" beschreiben sie ein Modell für die Ladevorgänge in Wolken von Sandkörnern. Interessant ist das Phänomen, da Sandkörner zu den Nichtleitern zählen, während eine Blitzentstehung doch die Leitung gewaltiger Ladungsmengen erfordert.

Die Ladung der Isolierteilchen

Blitze in Staubwolken kommen immer wieder vor, etwa bei Vulkanausbrüchen oder bei Staubstürmen, wobei letztere sogar am Mars vorkommen (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090701039/ ). "Dasselbe Phänomen sorgt jedoch auch in Getreidesilos manchmal für Explosionen, bei Solarpanels von Weltallmissionen für Verdunkelung durch Staub oder bei der Medikamentenherstellung zur fehlerhaften Vermischung geladener Wirkstoffe", erklärt Studienautor Hans Herrmann.

Das Modell, das Herrmann und sein US-Kollege Troy Shinbrot nun liefern, nimmt die Existenz eines elektrischen Feldes in Staubwolken an, das dessen neutrale, runde Partikel polarisiert. Dabei wird die Partikeloberseite negativ, die Unterseite positiv geladen. Jedes mal wenn zwei Partikel aufeinandertreffen, neutralisieren sie einander an der Kontaktstelle, werden bei der Trennung jedoch stärker als zuvor polarisiert. Prallen die Partikel immer wieder voneinander ab, könnten somit große Mengen Ladung übertragen werden, selbst wenn dabei kein leitendes Medium im Spiel ist.

Ausgangsladung bleibt weiter Rätsel

Dünne Wolken von Staub können, so die Physiker, nur schwache Ladungen aufbauen, da in ihnen nur wenige Artikel aufeinanderstoßen. Überraschenderweise gibt es jedoch auch in dicken Wolken mit vielen Partikeln nur schwache Ladungen. "Die Partikel dicker Wolken kollidieren mit vielen Nachbarn, doch kostet jede Kollision auch Energie. Eine genaue Berechnung zeigt, dass jedes Teilchen in einer dicken Wolke weniger Kollisionen pro Zeiteinheit erträgt als in einer mitteldicken Wolke", so Shinbrot.

Dass sich Staubwolken durch diese Prinzip dramatisch aufladen können, konnten die Forscher in einem Experiment mit farbigen Glasperlen zeigen. Ungelöst bleibt aber weiter die Frage, was in der Natur das elektrische Feld auslöst, das den Sand zu Beginn polarisiert, denn in Wüsten gibt es kaum extern geladene Felder wie etwa nahe Gewitter. Die Forscher wollen nun erheben, wie unerwünschte Ladungen von Partikeln verhindert werden können, um etwa in Fabriken die Explosionsgefahr zu verringern.

Johannes Pernsteiner | pressetext.schweiz
Weitere Informationen:
http://www.ifb.ethz.ch
http://www.rutgers.edu

Weitere Berichte zu: Kollision Ladung Partikel Sandkörner Sandsturm-Blitze Shinbrot Staubwolke Wolke

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise