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2025-09-22T16:30:39Z

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Der '''Runaway-Breakdown''', im Deutschen auch ''Runaway-Entladung'' genannt, ist ein physikalischer Effekt der [[Elektrostatische Entladung|elektrischen Entladung]], der wahrscheinlich bei der [[Blitz]]entstehung eine Rolle spielt. Dabei sinkt der [[elektrischer Widerstand|Widerstand]], den in Luft beschleunigte [[Elektron]]en durch Stöße erfahren, ab einer bestimmten Geschwindigkeit, anstatt weiter zu steigen.

== Probleme bei der Untersuchung der Blitzentstehung ==
Seit den ersten Untersuchungen von Blitzen durch [[Benjamin Franklin]] ging man davon aus, dass Blitze wie Funkenentladungen zu behandeln seien. Diese äußern sich z. B. durch kleine [[Stromschlag|Stromschläge]], die man bekommt, wenn man sich elektrostatisch aufgeladen hat und dann eine Türklinke berührt. Damit ein solcher Funkenüberschlag entstehen kann, müssen in der Luft [[elektrische Feldstärke]]n von ungefähr drei Millionen Volt pro Meter auftreten. In [[Gewitter]]wolken wurden diese Feldstärken jedoch nicht einmal ansatzweise gemessen. Offenbar ist also der Mechanismus, der zur Entstehung eines Blitzes führt, keine einfache Entladung.

== Der Runaway-Breakdown ==
Eine Lösung des Problems könnte im Runaway-Breakdown, einer ungewöhnlichen Art des elektrischen Durchschlags, liegen. Diese Theorie wurde erstmals [[1961]] von [[Alexander Wiktorowitsch Gurewitsch|Alexander Gurewitsch]] vom [[Lebedew-Institut]] in [[Moskau]] aufgestellt.

In einer konventionellen Entladung bewegen sich Elektronen relativ langsam, da sie permanent mit [[Molekül]]en der Luft zusammenstoßen. Dieser Widerstand ist umso größer, je schneller die Elektronen sind. Oberhalb von Geschwindigkeiten von 6 Millionen Meter pro Sekunde (etwa zwei Prozent der [[Lichtgeschwindigkeit]]) sinkt der Widerstand jedoch trotz zunehmender Geschwindigkeit wieder. Die Ursache liegt darin, dass das Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Elektronen-Stoßionisation, der sog. [[Wirkungsquerschnitt]], zunächst mit der Elektronenenergie oberhalb der Ionisationsschwelle zunimmt, bis beim ca. Dreifachen der Schwelle ein Maximum erreicht wird ([[Lotz-Formel]]). Darüber nimmt der Wirkungsquerschnitt wieder ab ([[Bethe-Heitler-Formel]]). Elektronen, die in einem starken [[Elektrisches Feld|elektrischen Feld]] über diesen Punkt hinaus beschleunigt werden, werden deshalb immer schneller und können fast Lichtgeschwindigkeit erreichen. Man bezeichnet sie als ''Runaway-Elektronen'' (im Deutschen auch als ''Ausreißer-Elektronen''). Dadurch entstehen hohe Energien, die einige Forscher für die Blitzentstehung verantwortlich machen. Geht man von einem Runaway-Breakdown aus, so reichen bereits 150.000 Volt pro Meter an elektrischer Feldstärke aus, um einen Blitz entstehen zu lassen. Dieser Wert wird in Gewitterwolken auch tatsächlich gemessen.

== Nachweis des Runaway-Breakdowns ==
Wenn die stark beschleunigten Runaway-Elektronen mit Gasmolekülen der Luft zusammenstoßen, wird [[Bremsstrahlung]] in Form von [[Röntgenstrahlung|Röntgen-]] und [[Gammastrahlung]] abgegeben. Der bislang beste erbrachte Nachweis für die Richtigkeit der Theorie vom Runaway-Breakdown besteht darin, dass es im Jahre [[2001]] tatsächlich gelungen ist, diese Strahlungen in Blitzen zu messen.

== Literatur ==
* Joseph R. Dwyer: ''Vom Blitz getroffen''. In: ''[[Spektrum der Wissenschaft]]'', 2005, Heft 11, {{ISSN|0170-2971}}, S. 39ff. („spektrum.de“ vom 20. Oktober 2005)

[[Kategorie:Gewitter]]
[[Kategorie:Elektrodynamik]]

Runaway-Breakdown - Versionsgeschichte

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