K U G E L B L I T Z - I N F O R M A T I O N

B A L L   L I G H T N I N G
I N F O R M A T I O N

Foto Kugelblitz - Foto Burger 1978
Video-Foto 2003

 

IMPRESSUM
Dr. Alexander Keul, Assoz.Prof.i.R.
Universität Salzburg, 5020 Salzburg
TU Wien, 1040 Wien
alexander.keul@sbg.ac.at

IMPRINT
Alexander G. Keul, Ph.D., Assoc.Prof.
University of Salzburg, 5020 Salzburg
Vienna University of Technology, 1040 Vienna
alexander.keul@sbg.ac.at

Haben Sie selbst einen Kugelblitz gesehen oder wissen von einer Beobachtung? Gibt es ein Foto oder Video zur Beobachtung? Weil Beobachtungen sehr selten sind, ist jede Meldung dazu von wissenschaftlichem Interesse. Seien Sie so freundlich - Schreiben Sie eine kurze Erstmeldung und senden Sie diese an alexander.keul@sbg.ac.at. Jede Zuschrift wird beantwortet. Persönliche Daten werden dabei laut Datenschutz (DGVO) vertraulich behandelt. Vielen Dank für Ihr Interesse!
English-speaking webpage visitors who observed ball lightning or know about a case, photo or video are kindly asked to send me a short first note. You can reach me via email alexander.keul@sbg.ac.at. Every letter will be answered; personal data are treated confidentially according to European Data Protection (DGVO). Visitors from the United States, Canada, Australia or the UK who want to report a ball lightning case please go directly to the BL homepage http://kestrel.nmt.edu/~rsonnenf/BL/ of Prof.Richard Sonnenfeld, Langmuir Laboratory of New Mexico Tech, USA. Thanks!
Die Entstehung von Kugelblitzen bleibt ein Rätsel der atmosphärischen Physik (Stenhoff, 1999). Sind es noch unerklärte Naturerscheinungen, Wirkungen gewöhnlicher Blitzschläge oder nur Sinnestäuschungen? Inzwischen sind seit Walther Brands erster Monografie "Der Kugelblitz" fast 100 Jahre vergangen (Brand, 1923, 2010). 1988 wurde die Forschungsgruppe ICBL (International Comitee on Ball Lightning) gegründet und hält regelmäßig Kongresse ab. Das technische Memorandum COST P18, unterzeichnet von den 30 führenden Blitzforschern Europas (Thottapillil 2005), erwähnt auch den Kugelblitz als Forschungsthema.
The formation of ball lightning remains a mystery of atmospheric physics (Stenhoff, 1999). Are they still unexplained natural phenomena, the effects of ordinary lightning strikes or just hallucinations? It is now almost 100 years since Walther Brand's first monograph "Der Kugelblitz" (Brand, 1923, 2010). In 1988, the research group ICBL (International Comitee on Ball Lightning) was founded and holds regular congresses. The technical memorandum COST P18, signed by the 30 leading lightning researchers in Europe (Thottapillil 2005), also mentions ball lightning as a research topic.

"Es dürfte Mitte August (1968) gewesen sein, als am Nachmittag, etwa 15 Uhr, im Raum Maria Wörth (Kärnten, Österreich) ein schweres Gewitter niederging. Wir befanden uns in der Villa Anna in unmittelbarer Nähe des Seeufers (Wörthersee). Nach einem heftigen Blitz und Donner (gleichzeitig) bewegte sich durch das Zimmer eine hell-leuchtende Kugel mit etwa 20 cm Durchmesser und einer Entladungscorona, zischend wie ein Weihnachtssternspritzer, zur offenen Balkontür, dann entlang des hölzernen Balkonpfeilers zum Boden und etwa 300 m auf die Seefläche hinaus, wo es zu einer nochmaligen Entladung mit Donnergeräusch kam. Die Bewegung der Kugel war stetig geradlinig und drehend ... etwa in Betthöhe über dem Fußboden. Wir saßen in ca. 1,5 m Entfernung. Nach meiner Erinnerung war die Kugel relativ scharf umrissen. Die Farbe würde ich als weißblau mit leicht rötlichem Stich bezeichnen. Am genannten Holzbalkonpfeiler gab es Brandspuren, d.h. an mehreren Stellen gloste das Holz. Im Zimmer roch es nach dieser Erscheinung nach "Schwefel". Meine Frau und ich wurden bei diesem Vorfall nicht verletzt, hatten jedoch einen gehörigen Schock."

Dieser Bericht von Alfred Geiswinkler, Diplomingenieur der Elektrotechnik, ehemaliger Technischer Direktor der Burgenländischen Elektrizitätswirtschafts-Aktiengesellschaft BEWAG, steht hier für tausende Augenzeugenberichte weltweit, die noch immer Wissenschaftler staunen lassen.

"It should have been in mid-August (1968) in the afternoon, around 3 pm, in the Maria Wörth area (Carinthia, Austria) a heavy thunderstorm set in. We were in the Villa Anna close to the lake shore (Wörthersee). After violent thunder and lightning (simultaneously), a brightly shining ball with a diameter of about 20 cm and a discharge corona crossed the room, hissing like a Xmas sparkler, went out through the open balcony door, then down along the wooden balcony pillar to the ground and about 300 m out onto the lake, where there was another discharge with thunder. The movement of the sphere was straight and it was rotating ... at about bed height above the floor. We were sitting at a distance of about 1.5 m. As far as I can remember, the ball was relatively sharply outlined. I would call the color white-blue with a slightly reddish tinge. There were scorch marks at the mentioned wooden balcony pillar, i.e. it smoldered at several points. Afterwards, there was a 'sulphur' smell in the room. My wife and I were not injured in this incident, but we did have a shock."

This report by Alfred Geiswinkler, graduate engineer of electrical engineering, former technical director of the Burgenland electricity company BEWAG, stands for thousands of eyewitness accounts around the world that still astonish scientists.

Skizze Geiswinkler

Eigenhändige Beobachtungsskizze von DI.A.Geiswinkler - Original drawing of observation by A.Geiswinkler

Die Forschungssituation beschrieb Prof.Martin A.Uman, Senior-Blitzexperte der Universität Florida, 1987 so: "Trotz des Reichtums ähnlicher Kugelblitz-Beobachtungen über einen Zeitraum von Jahrhunderten, Berichte, die wenig Zweifel an der Realität des Phänomens lassen, gibt es noch immer keinen Konsens über den physikalischen Mechanismus oder die Mechanismen, die für Kugelblitze verantwortlich sind" (S.23).

Der Göttinger Astrophysiker Axel Wittmann verfasste 1976 einen immer noch gültigen "Steckbrief" des Phänomens:

Prof. Martin A. Uman, senior lightning expert at the University of Florida, described the research situation 1987 as follows: "Despite the wealth of similar ball lightning observations over a period of centuries, reports which leave little doubt as to the reality of the phenomenon, there is still no consensus on the physical mechanism or the mechanisms that are responsible for ball lightning"(p.23).

In 1976, the Göttingen astrophysicist Axel Wittmann created a still valid profile of the phenomenon:

Der Verfasser dieser Zeilen, Meteorologe und Sozialwissenschaftler, betreibt seit 1974, also inzwischen über 45 Jahre, ehrenamtlich die Sammlung von Berichten und Felduntersuchungen. Als Zwischenbilanz wurden 400 Fallberichte aus Mitteleuropa, darunter 250 aus Österreich, statistisch ausgewertet (Keul & Stummer, 2002). Am kugelblitzreichsten erwiesen sich in Österreich die Steiermark, Nieder- und Oberösterreich. Männer berichteten gleich oft wie Frauen ihre Wahrnehmung; das Alter der BeobachterInnen lag zwischen 16 und 93. Die Fälle reichten quer durch das 20.Jahrhundert. 85% der Beobachtungen ereigneten sich im Sommer, 70% während Gewittern. In über 90% der Fälle wurde nur ein Objekt gesehen, und das in jedem zweiten Fall in weniger als fünf Meter (!) Entfernung, wobei es meist innerhalb von drei bis fünf Sekunden wieder verschwand. Die mittlere Größe lag bei 25–30 Zentimetern. 60% der Objekte leuchteten rot-orange-gelb. Jeder dritte Fall ereignete sich -zum Schrecken der BeobachterInnen - im Inneren von Gebäuden.

The webpage author, a meteorologist and social scientist, has been active since 1974, i.e. over 45 years, voluntarily collecting reports and field research. As an interim report, 400 case data from Central Europe, including 250 from Austria, were statistically evaluated (Keul & Stummer, 2002). In Austria, Styria, Lower and Upper Austria had most ball lightning cases. Men reported their observations as often as women; the age of the observers was between 16 and 93. Cases ranged across the 20th century. 85% of the observations occurred in summer, 70% during thunderstorms. In over 90% of the cases, only one object was seen, in every second case less than five meters (!) away, to disappear usually within three to five seconds. The mean size was 25-30 centimeters. 60% of the objects glowed red-orange yellow. Every third case occurred - to the horror of the observers - inside buildings.

Augenzeugenberichte können erheblich voneinander abweichen. Wie sieht es mit "harten" physikalischen Beweisen aus? Ein US-Forschungsprojekt untersuchte das Fotomaterial des "Prairie Network", dessen Kameras nachts Meteoritenfälle festhielten, und fand unter 120.000 Blitzentladungen nur zwei Kugelblitze (Barry, 1980). Ein detailreiches Kugelblitz-Farbfoto auf einer Zeitaufnahme gelang 1978 Werner Burger aus St.Gallenkirch im Montafon, Vorarlberg (Keul, 1992). Es steht ganz oben am Textanfang links.

Am 19. April 2003 wollten Sabine und Thomas Fuchs in Zwönitz, Sachsen, gegen 18 Uhr 45 mit ihrer Webcam Blitze filmen. Auf einer vier Minuten langen Aufnahme entdeckten sie im nachhinein ein Objekt, das binnen zweier Sekunden mit unruhiger Flugbahn über die Dächer aufstieg. Es war weißgelb und zeigte zwei Helligkeitsausbrüche. Medienexperten der FH Salzburg kontrollierten das Video auf Fälschungszeichen – es bestand den Test (Keul, 2004). Ein Kompositbild dazu, also eine Überlagerung einzelner Videobilder zu einer Spur, findet sich ganz oben am Textanfang rechts.

Eyewitness accounts can vary significantly. What about "hard" physical proof? A US research project examined the photographic material of the "Prairie Network", whose cameras recorded meteorite falls at night, and found only two ball lightning events among 120,000 lightning discharges (Barry, 1980). A detailed ball lightning color photo was taken by Werner Burger from St.Gallenkirch in the Montafon Valley, Austria in 1978 (Keul, 1992). The image center is shown here at the top of the webpage text, left side.

On April 19, 2003 Sabine and Thomas Fuchs wanted to record lightning at Zwönitz, Saxony, Germany, around 6:45 p.m. with their webcam and laptop. On a four-minute recording they later discovered an object that rose over the roofs in an uneven trajectory for two seconds. It was yellow-white and showed two bursts of brightness. Media experts from the Salzburg University of Applied Sciences checked the video for forgery - it passed the test (Keul, 2004). A composite image, i.e. the superposition of successive video frames into one trajectory, can be found at the top of the webpage text, right side.

Das Blitzlehrbuch von Rakov und Uman (2003) listet in einem eigenen Kapitel über Kugelblitze 16 Erklärungsversuche auf: Elf Theorien mit innerer Energiequelle der Objekte (Verbrennung, Plasma, Wirbel, Ladungstrennung, Kernenergie) und fünf mit äußerer Energiequelle (EM-Feld, Erdfeld, kosmische Strahlung, Antimaterie). Um wirklich stimmig zu sein, sollte eine Erklärung zu den meisten Beobachtungen in der Natur passen, und das steht für viele noch aus. Der Moskauer Physiker Prof.Vladimir Bychkov, Vizepräsident des ICBL, findet, dass weiterer Fortschritt erzielbar sei, wenn man die Wechselwirkung von Kugelblitzen mit festen Materialien (Metall, Sand, Glas) näher betrachtet, wobei er als Kugelblitzmodell die Verbrennung fester Stoffe im Plasma bevorzugt (Bychkov et al., 2010).

Neben physikalischen Erklärungen wurde versucht, Kugelblitze als Sinnestäuschungen zu erklären. Der Schweizer Blitzforscher Prof.Karl Berger nahm eine Blendung des Auges durch einen nahen Blitz und sein Nachbild an (wobei sich dessen Farbe verändern und sich dieses Bild bei Augenbewegung mitbewegen müßte). Kugelblitze sollen nach anderen Autoren durch Blitze ausgelöste elektromagnetische Halluzinationen (Phosphene) des Gehirns sein (Cooray & Cooray, 2008). Doch hierzu fehlen noch experimentelle Befunde (Keul, Sauseng & Diendorfer, 2008).

The lightning handbook by Rakov and Uman (2003) lists in a separate chapter on ball lightning 16 explanatory attempts: eleven theories of an internal energy source (combustion, plasma, vortex, charge separation, nuclear energy) and five with an external energy source (EM field, earth field, cosmic radiation, antimatter). For the theory to be consistent, it should give an explanation to most observations in nature, which is still pending for most of them. The Moscow physicist Prof. Vladimir Bychkov, Vice President of the International Comitee on Ball Lightning, finds that further progress can be achieved if one considers the interaction of ball lightning with solid material (metal, sand, glass), using the combustion of solid substances in plasma as a ball lightning model (Bychkov et al., 2010).

In addition to physical explanations, attempts were made to explain ball lightning as an illusion. The Swiss lightning expert Prof. Karl Berger assumed dazzling of the eye by a nearby lightning flash and its afterimage (which should show color change and the image should move with eye movements). According to other authors, lightning is supposed to trigger EM hallucinations (phosphenes) of the brain (Cooray & Cooray, 2008). However, there still exists no experimental support for this hypothesis (Keul, Sauseng & Diendorfer, 2008).

Ein interessantes Feldexperiment stellten Martin Uman und Mitarbeiter in Florida an (Hill, Uman et al., 2010): Auf einer Raketenabschussrampe in Camp Blanding, mit der sich bei Gewitter Blitze künstlich auslösen lassen, wurden 2008 acht derart "getriggerte" Entladungen über eine Vielzahl vorbereiteter Materialien geleitet, z.B. Salzwasser, Siliziumplatten, Stahl oder Kiefernzweige. Dabei kam es eine halbe bis eine Sekunde lang zu Leuchterscheinungen durch Ionisation und Verbrennung. Die Forscher behaupten nicht, Kugelblitze erzeugt zu haben, aber beschrieben optische Effekte durch ganz verschiedene Ursachen.

Fortschritte in der Forschung gelangen durch Vergleich von Kugelblitzberichten mit genauer Orts- und Zeitangabe mit Messprotokollen der automatischen Blitzregistrierung - in Österreich ALDIS, in Deutschland BLIDS genannt. Für 34 mitteleuropäische Fälle 1994-2016 ergaben sich Treffer - dabei waren 19 mit dem Kugelblitz zeitgleiche Entladungen positiv (4-370 kA) und 15 negativ (-3 bis -37 kA). 28 waren Wolke-Erde- Blitze, sechs Wolke-Wolke-Entladungen. 28 der Treffer lagen im Sommer und nur sechs im Winter. Auffällig ist hier das Überwiegen positiver Blitze, die sonst eher im Winter auftreten (Keul & Diendorfer, 2018).

Martin Uman et al. conducted an interesting field experiment in Florida (Hill, Uman et al., 2010): On a rocket launch station at Camp Blanding, which can be used to artificially trigger lightning during a thunderstorm, in 2008, eight such triggered discharges were conducted over a variety of materials, e.g. salt water, silicon plates, steel or pine branches. Luminous phenomena through ionization and combustion were recorded for half to one second. The researchers do not claim they created ball lightning, but they described optical effects due to very different causes.

Advances in research were made by comparing ball lightning reports with more accurate time and location data with protocols of automatic lightning registration - in Austria named ALDIS, in Germany BLIDS. We found hits for 34 Central European cases from 1994-2016 - 19 of them showed simultaneous positive discharges (4-370 kA) and 15 negative ones (-3 to -37 kA). 28 were cloud-to-ground, six cloud-to-cloud discharges. 28 of these hits were in the summer and only six in winter. The high number of positive lightning flashes is noticeable here since they are usually more frequent in winter (Keul & Diendorfer, 2018).

 

Zum Schluss etwas Literatur zum Thema:

Finally, some literature on the topic:

Barry, J.D. (1980). Ball lightning and bead lightning. New York: Plenum.

Brand, W. (1923). Der Kugelblitz. Hamburg: Henri Grand.

Brand, W. (2010). Der Kugelblitz (reprint). Remagen-Oberwinter: Kessel.

Bychkov, V.L., Nikitin, A.I. & Dijkhuis, G.C. (2010). Ball lightning investigations. In V.L.Bychkov, G.V.Gulobkov & A.I.Nikitin (Eds.), The atmosphere and ionosphere. Physics of earth and space environments (pp.201-373). Dordrecht: Springer.

Cooray, G. & Corray, V. (2008). Could some ball lightning observations be optical hallucinations caused by epileptic seizures? The Open Atmospheric Science Journal, 2, 101-105.

Hill, J.D., Uman, M.A., Stapleton, M., Jordan, D.M., Chebaro, A.M. & Biagi, C.J. (2010). Attempts to create ball lightning with triggered lightning. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 72, 913-925.

Keul, A.G. (1980). Kugelblitze. Wetter und Leben, 32, 167–180, https://data.ccca.ac.at/dataset/wetter-und-leben-jahrgang-32_heft-3-v01.

Keul, A.G. (1981). Ball lightning reports. Naturwissenschaften, 68, 134–136, http://www.digizeitschriften.de/dms/img/?PID=PPN34557155X_0068%7CLOG_0032.

Keul, A.G. (1992): Possible ball lightning colour photograph from Sankt Gallenkirch, Vorarlberg, Austria. The International Journal of Meteorology, 17, 73–82, http://www.ijmet.org/wp-content/uploads/2016/05/167.pdf.

Keul, A.G. (Ed.). (1993). Progress in ball lightning research, Proceedings of the interdisciplinary congress Vizotum, Salzburg, Austria, Sep 20–22, 1993. Salzburg: Vizotum.

Keul, A.G. (2004). A possible ball lightning webcam record from Zwoenitz, Germany. The International Journal of Meteorology, 29, 168–173, http://www.ijmet.org/wp-content/uploads/2015/04/289.pdf.

Keul, A.G. & Diendorfer, G. (2018). Assessment of ball lightning cases by correlated LLS data. 34th International Conference on Lightning Protection, Rzeszow, Poland, 2–7 September 2018, https://www.researchgate.net/publication/328527399_Assessment_of_ball_lightning_cases_by_correlated_LLS_data.

Keul, A.G., Sauseng, P. & Diendorfer, G. (2008). Ball lightning – an electromagnetic hallucination? The International Journal of Meteorology, 33, 89-95, http://www.ijmet.org/wp-content/uploads/2015/04/327.pdf.

Keul, A.G. & Stummer, O. (2002). Comparative analysis of 405 Central European ball lightning cases. The International Journal of Meteorology, 27, 385–393, http://www.ijmet.org/wp-content/uploads/2016/09/274.pdf.

Keul, A.G. (2021). A brief history of ball lightning observations by scientists and trained professionals. History of Geo- and Space Sciences 12, 43-56, https://hgss.copernicus.org/articles/12/43/2021/

Rakov, V.A. & Uman, M.A. (2003). Lightning. Physics and effects. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

Singer, S. (1971). The nature of ball lightning. New York: Plenum.

Smirnov, B.M. (1993). Physics of ball lightning. Physics Reports, 224, 151–236.

Stenhoff, M. (1999). Ball lightning. An unsolved problem in atmospheric physics. New York: Kluwer/Plenum.

Thottappillil, R. (2005). The physics of lightning flash and its effects. COST P18 proposal. Uppsala: Technical Annex.

Uman, M.A. (1987). The lightning discharge. Orlando, FL: Academic Press.

Wittmann, A. (1976). Gibt es Kugelblitze? Umschau in Wissenschaft und Technik 76, 516-521.