Wie ortet man Blitze?

Schon als Kind lernt man: Vergehen vom Sehen des Lichtblitzes bis zum ertönen des Donners 3 Sekunden, so war der Blitz etwa einen Kilometer entfernt. Die Ortung mit technischen Hilfsmitteln funktioniert nach dem gleichen Prinzip, nur das hierbei statt Donner und Lichtblitz die “Radiowellen”, welche von jedem Blitz ausgesendet werden, zur Berechnung herangezogen werden. Von elektromagnetische Wellen (die korrekte Bezeichnung für Radiowellen ) sind wir ständig umgeben, ob Handy, WLAN, Rundfunk etc. Die Reichweite derer von Blitzen ist jedoch immens hoch – je nach Stärke mehrere 1000 Kilometer. Das liegt nicht nur an dem extrem starken Blitzimpuls, sondern auch an der niedrigen Frequenz dieser Wellen (ca. 1000-mal kleiner als UKW-Radio).

Im Folgenden nun die Schritte, welche bei der Station Lübbenau alle durchlaufen werden müssen um am Ende Zeit und Position eines Blitzes zu bekommen.

1. Die Antennen

Verwendet werden zwei Ferritantennen, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Blitze, welche genau in Längsrichtung einer der Antennen stattfinden, werden von dieser nicht registriert. Dies ist der einzige Grund für die zweite Antenne. Statt der Ferritantennen lassen sich auch andere Arten von Antennen verwenden – das ist jedem Stationsbetreiber selbst überlassen.

2. Der Empfänger

Der Empfänger ist eigentlich ein (Vor-)verstärker, also so etwas ähnliches wie ein Radio. Es ist sogar eine Kopfhörerbuchse eingebaut, so dass Fehler und Störquellen einfacher gefunden werden können. Dieser Empfänger verstärkt die Signale, welche von den Antennen kommen, welche direkt am Gehäuse des Verstärkers angebracht sind. Das ganze “Paket” hängt außen unter dem Dach des Carports. Von dort aus führt ein 25m langes Kabel weiter zum Auswerter nach Innen.

3. Der Auswerter und das GPS

Hier wird es zum ersten mal Digital, die Signale von Außen werden also in “Computersprache” umgewandelt. Hierfür sorgt ein eigener Prozessor, der bereits von den Machern von Blitzortung.org vorprogrammiert wurde. Dieser überprüft ob das Signal eine bestimmte Schwelle überschreitet. Ist dies der Fall, so kommt das GPS-Modul ins Spiel, welches ebenfalls außen angebracht wird. Dieses liefert nämlich einen extrem genauen Zeitstempel – ein netter Nebeneffekt ohne die die GPS-Navigation gar nicht möglich wäre. Die exakte Zeit ist notwendig, da sich Radiowellen quasi mit Lichtgeschwindigkeit, also fast 300.000km/s ausbreiten. Der GPS-Empfänger liefern Zeitstempel, der auf eine Mikrosekunde (eine millionstel Sekunde) genau ist. Dies würde einer Entfernung von nur 300 Metern entsprechen, die georteten Blitze würden im Idealfall also nur wenige 100 Meter daneben liegen. Zeitstempel und Signal werden über das Internet an den zentralen Rechenserver von Blitzortung.org weitergeleitet.

4. Der Rechenserver

Auf diesem zentralen Rechencomputer von Blitzortung.org treffen nun alle Signale und Zeitstempel von den Teilnehmern ein, bei starker Gewittertätigkeit mehrere 100 pro Sekunde. Nun wird tief in die mathematische Trickkiste gegriffen, denn es muss nun aus den vorhandenen Daten auf Blitzort und -zeit zurückgerechnet werden. Um eine recht einfache Erklärung hierfür zu geben: Wie im Geometrieunterricht mit Zirkel und Bleistift, werden nun auf einer Landkarte Kreise um die Standorte der Stationen gezogen. Die Radien der Kreise hängen vom Zeitstempel ab. Der Blitz liegt im gemeinsamen Schnittpunkt aller Kreise. In Wirklichkeit sind es keine Kreise sondern Hyperbeln, aber das Prinzip ist ähnlich.

Die gewonnenen Informationen werden nun in einer Datenbank auf Blitzortung.org gespeichert und können von allen Teilnehmern ausgelesen werden. Mit kurzer Verzögerung erscheinen sie dann auch hier auf "Wetter Lübbenau" und werden durch die Anwendung MyBlitzortungvisuell aufbereitet.