Ablauf eines Blitzschlages

Ablauf eines Blitzschlages

In dem folgenden Video sind "ultra slow motion" Aufnahmen von einem Blitz zu sehen.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=RLWIBrweSU8

Bei Minute 1:10 sieht man dass der Blitz in nacheinander folgenden Impulsen "neue Wege ausprobiert".

 

Ich bin beruflich Spieleprogrammierer und musste daher sofort an einen Wegfindungs-Algorithmus denken (http://de.wikipedia.org/wiki/A*-Algorithmus). Das sichtbare "Verhalten" des Blitzes ist 1:1 auf diesen Algorithmus übertragbar.

Hier eine sehr vereinfachte Beschreibung des klassischem A*-Algorithmus (ohne Optimierungen, etc.)

• Es sind ausgehend vom Startpunkt 8 Wege für den ersten Schritt möglich (Wie der König beim Schach).
• Anhand einer Heuristischen-Methode wird eine Liste dieser 8 Möglichkeiten nach den geschätzten Kosten sortiert (z.B. der linearen Distanz zum Ziel).
• Der vielversprechendste Weg wird "eingeschlagen", d.h. die möglichen Wege von diesem neuen Punkt aus, werden mit in die Liste aufgenommen und einsortiert.
• Sackgassen werden aus der Liste rausgenommen und als solche gekennzeichnet, damit sie nicht erneut ausprobiert werden.

Diese Schritte werden nacheinander in einer Schleife ausgeführt. (Es gibt auch mehr oder weniger parallel ablaufende Implementierung, aber spätestens beim Zugriff auf die oben genannte Liste / den Speicher ist nur ein Schritt nach dem anderen möglich)
Hier eine Demonstration: http://vimeo.com/3423169

Eine Möglichkeit der Optimierung dieses Algorithmuses besteht darin, zur selben Zeit vom Ziel aus zum Startpunkt zu suchen. Dies ist ebenfalls in der Natur zu sehen. Im Vorhandensein der "positive streamers", die vom Erdboden in Richtung Blitz streben.

Sehr interessant wäre zu wissen ob die "positiv streamer" im selben Takt wie der "stepped Leader" laufen, oder ob sie anders getaktet sind. Hat jemand zufällig so eine Kamera? ;)

Jetzt wird's für mich interessant.

Woher weiß der Blitz wo er schon war? Gut, das lässt sich durch schon ionisierte Plasmapfade erklären.
Wer entscheidet wo er abbiegt? Für mich gibt es da nur eine plausible Antwort, es muss ein Potential im Raum (bzw. den "Teilchen" im Raum geben). Jedes Teilchen weiß quasi wie teuer es noch bis zum Ziel ist. Aber das kann auch nur mehr oder weniger "geschätzt" sein, andernfalls würde der Blitz _immer_ nur genau einen Weg nehmen. Aber welcher Logik folgt er, wenn er in einem nachfolgenden Puls plötzlich den Weg "weiter vorne", in eine neue Richtung einschlägt, obwohl dieser sichtbar entfernter vom Ziel ist. Bei einer gleichzeitigen Ausbreitung in alle diese Zweige kann man es mit dem Füllen von Flüssigkeit oder Gas in ein Rohrsystem vergleichen, aber das ist eben nicht der Fall. Hat jemand eine Idee?

Ich kann mir das ganze nur durch ein dahinter liegendes Konzept, um nicht zu sagen einer Programmierung, erklären. Sollte man wirklich ausschließen dass Konzepte keinen physischen Einfluss haben? Bzw. dass sie außerhalb von dem was wir "Leben" nennen nicht vorhanden sind?

Hört das Leben wirklich dort auf wo wir tote Materie vermuten die sich nur durch klassische Physik beschreiben lässt? Leben Blitze? Ist das Leben vielleicht durch elektrische Entladungen auf die Erde gelangt. Werden Quasare vielleicht auch im biologischem Sinne des Wortes geboren und wachsen? Was ist mit der Erde?

Oh je, ich schweife ab und fange an zu fantasieren...

Aber nach solchen Gedankengängen betrachte ich einige Sachen immer etwas anders:

Gebirge und Fluss in China
http://goo.gl/maps/lgv4G

http://goo.gl/maps/WpfcJ

Amazonas
http://goo.gl/maps/6UJwJ

Ersteres sieht für mich mehr nach einer biologisch gewachsenen Struktur aus. Die anderen beiden wie Flussbetten durch Wasser geformt, wie wir es von früher kennen wenn wir im Sandkasten mit einer Wasserpumpe gespielt haben.

Man beachte auch die helleren Strukturen die vom Amazonas aus ins Land "wachsen".

Passend dazu dann auch noch eine Dokumentations-Empfehlung Die wachsende Erde

Würde mich freuen wenn ihr eure Ansichten dazu mitteilt.

viele Grüße
Jan

Re: Ablauf eines Blitzschlages

Hallo Jan,

meine Gedanken dazu:

Der Blitz "kennt" den kürzesten Weg von der Wolke zum Boden bzw. umgekehrt nicht. Er "spürt" nur, dass da ein gradueller Potentialunterschied ist. Er hüpft dann in kleinen Schritten zum nächsten Punkt. Wenn es mehrere gleichberechtigte Wege gibt, teilt er sich auf, nichtsahnend, dass er da eventuell ein paar Sackgassen einschlägt. Woher weiß er, welchen Weg er schon eingeschlagen ist? Er weiß es nicht. Der Blitz geht auch mal in die selbe Sackgasse. Vielleicht durchbricht er auch mal eine Sackgasse, wenn der Potentialunterschied zu groß geworden ist, oder aber der Potentialunterschied hat sich schon längst abgebaut, wenn der Blitz sein Ziel erreicht hat...

Re: Ablauf eines Blitzschlages

Danke für deine Ansicht.

Ich hab da noch ein bisschen dran zu knabbern, ich bekomm einen "zufälligen" Ablauf einfach nicht in meinen Kopf ;)

Ich denke aber man sollte ein Konzept dahinter nicht von vornherein ausschliessen, oder weiß man doch schon soviel über den Elektromagnetismus und dessen Ursachen? Ich bin da ein ziemlicher Neuling. Ein Konzept kann ja auch rein Mechanisch sein, ein klassisches Urwerk ist ein gutes Beispiel.

Kennt ihr das Spiel Spacechem. Dort wird sehr deutlich was für komplexe Abläufe man mit den simpelsten Mechanismen durchführen kann.

http://www.youtube.com/watch?v=wfR-Dv4f15o

Ist btw. ne klare Empfehlung meinerseits ;)

Re: Ablauf eines Blitzschlages

Man kann in das "Konzept" des Blitzschlags natürlich so ziemlich alles reinbuttern: ein bisschen Chaostheorie, ein bisschen Mechanik, ein bisschen Thermodynamik und und und...

Dabei ist es doch ganz einfach, so wie du mit deinem Wegfindungsalgorithmus schon erklärt hast.

Re: Ablauf eines Blitzschlages

Hm, das ist für mich keine zufriedenstellende Erklärung. Dann könnte man nämlich auch ein wenig Gott und eine Priese Voodoo zugeben. Der von mir beschriebene Algorithmus ist nur eines von vielen möglichen mathematischen Modellen mit dem man den Vorgang beschreiben kann.

Re: Ablauf eines Blitzschlages

Für mich ist es die einfachste Erklärung...

In der Gewitterwolke haben wir geladene Teilchen (ob das nun Elektronen oder positiv geladene Ionen sind, ist erstmal völlig nebensächlich). Der Erdboden trägt keine nennenswerte Ladung. Die gleichsinnig geladenen Teilchen haben nun das Bestreben, sich möglichst weit voneinander zu entfernen, deshalb streben sie dem Erdboden zu, wo sie sich weitläufig verteilen können.

Doch so ein geladenes Teilchen ist klein und bescheiden und macht einen Schritt nach dem Nächsten. Also erstmal ein Stück Richtung Erde. Und nun? Gradeaus weiter, oder rechts oder links oder wieder ein Stück nach oben? Da ist ja ein Wassermolekül, und streckt mir seine partiell geladene Seite entgegen! Da will ich hin! Kaum da, sehe ich schon was anderes in der Nähe, was mich anzieht. Oder abstößt...So geht es zick und zack, der beste Weg ist nicht unbedingt der kürzeste. Und da ich es eilig habe, schieße ich auch mal übers Ziel hinaus und muss mir wieder die beste Richtung für die weitere Etappe suchen... Manchmal geht es auch gar nicht weiter (was ich dann machen soll, weiß ich nicht, den gleichen Weg zurück? Geht nicht, da prasseln mir ja die Nachfolger entgegen).

Zugegeben, die Beschreibung muss nicht unbedingt absolut richtig sein, aber so würde ich versuchen, das Phänomen "Blitz" zu erklären, warum er nicht schnurgerade nach unten in den Boden fährt...