ESE-Fangstangen

Die Abkürzung ESE steht für Early Streamer Emission, eine Technik die durch Manipulation der Luftleitfähigkeit den Einfangradius von Blitzschutz-Fangeinrichtungen erweitert. Die dem Leitblitz entgegen wachsende Fangentladung soll durch die ESE-Technik die Luft einfacher durchdringen und so früher mit dem Leitstrahl zusammen­treffen. Obwohl die Theorie nicht widerlegt werden konnte, fehlt der praktische Nachweis der Funktion. Vergleichende Experimente unabhängiger Labors und Hochschulen haben maximal eine gleiche Schutzwirkung nachweisen können, wie von den Franklin'schen Fangstangen her bekannt ist. Daher bleibt diese Technologie vorerst umstritten.

Die bisherige Erforschung vom Blitz hat nur eine gesicherte Erkenntnis gebracht: Dass eine präzise Berechnung oder Voraussage über den Gewitterblitz wegen seiner Komplexität und Abhängigkeit von verschiedenen Umgebungsdaten nicht möglich ist. Die einzig nützlichen Daten können durch statistische Erhebungen aus den vergangenen Beobachtungen und Messungen gewonnen werden.

Der aktuelle Kenntnisstand kann folgender­maßen grob umrissen dargestellt werden: Der Blitz ist ein Ladungsträger­ausgleich über einen leuchtenden Plasmakanal. Er wird durch einen Leitblitz aufgebaut, der sich in Teilschritten von 3 bis 200 m voran treibt. Durch die hohe Konzentration von Ladungsträgern an der Spitze des Leitblitzes wird die Luft auf dieser Strecke ionisiert und damit leitfähig gemacht. Die Ladungsträger fließen nach und es entsteht erneut diese hohe Konzentration an der Spitze des Leitblitzes. Kurz vor der Erde wird das elektrische Feld so stark, dass sich auf der Erde ebenfalls eine Ladungsträger­konzentration von entgegengesetzter Polarität bildet. Diese Ladungsträger konzentrieren sich an den Stellen, die dem Leitblitz am nächsten sind. Das sind Bäume, hohe Gebäude und dort insbesondere die Fangstangen des Blitzableiters. Von dort aus wachsen dem Leitblitz mehrere sogenannte Fangentladungen entgegen. Eine der Fangentladungen trifft mit dem Leitblitz zusammen und der komplette Ladungs­träger­austausch kann auf dem entstandenen Plasmakanal stattfinden.

Die Länge der Fangentladung ist abhängig von der Ladungsträger­konzentration am Leitblitz. Das Objekt mit dem Erdpotential wird durch seine Position zum Leitblitz den Weg des Blitzes auf seinen letzten Metern beeinflussen. Es ist aber nicht garantiert, dass der Blitz immer im Blitzableiter einschlägt. Durch nicht berechenbare und teilweise unbekannte Einflüsse kann der Blitz auch kurz neben dem Blitzableiter einschlagen.

Um die Wirksamkeit des Blitzableiters zu erhöhen, kann man die Anzahl der Fangstangen und Ableiter auf dem Gebäude erhöhen. Einen hundert­prozentigen Schutz erreicht man aber erst, wenn aus dem System ein Faradayscher Käfig entstanden ist. Ein anderer Weg scheint sich zu ergeben, wenn man die Ionisierung der Luft an den Fangpunkten erleichtert. Auf diesem Prinzip arbeiten die ESE-Fangstangen.

Es gibt verschiedene Typen von ESE-Fangstangen. Allen gemein ist, dass sie darauf abzielen den Leitblitz einzufangen. Dazu werden vorrangig drei Wege genutzt:

• Ableiter, die radioaktive Substanzen benutzen,
• Ableiter, die mit Laserstrahlen den Leitblitz einfangen und
• Ableiter, die elektrische Impulse nutzen.

Die meisten Erfahrungen gibt es zu Ableitern mit radioaktiven Substanzen an der Spitze des Ableiters. Das radioaktive Material hat eine Halbwertszeit von mehreren hundert Jahren. Die Strahlung wirkt nur auf ein bis drei Zentimeter, wo die Luft ionisiert wird. Die Produktion von Ionenpaaren ist extrem hoch, sie wird auf mehr als 10¹² geschätzt. Die Wirkung dieser Ableiter basiert auf der Annahme, dass die stark ionisierte Luft um die radioaktive Substanz den Einfangradius des Ableiters erhöht. Sowohl die Wirkung des Ableiters als auch die Gesundheits­gefährdung durch die radioaktive Substanz sind stark diskutiert worden. In vielen Ländern, wie auch in Deutschland, sind radioaktive Ableiter verboten.

In den letzten Jahren kamen immer mehr ESE-Ableiter auf den Markt, die das elektrische Feld der Gewitterwolke zur Ionenproduktion nutzen.

ESE-Fangstangen vom spanischen Hersteller Aplicationes Tecnologicas

Ein sogenannter Ionengenerator nutzt das elektrische Feld des heranziehenden Gewitters und produziert darauf hin ionisierte Luft. Der bedeutendste Vorteil liegt in der Ionenproduktion ohne Radioaktivität. Außerdem wird die Ionenproduktion nur dann erfolgen, wenn ein erhöhtes elektrisches Feld durch das heranziehende Gewitter vorhanden ist. Die eigentliche Funktionsweise des Ableiters ist aber gleich den radioaktiven Ableitern. Die ionisierte Luft um den Ableiter soll den Radius der Fangladung und damit den Schutzbereich erweitern.

Die physikalischen Grundlagen, auf denen die ESE-Fangstangen basieren, scheinen auf einer soliden Basis zu stehen. Ein recht einfaches Schul­experiment beweist, dass an einer Influenzmaschine die ionisierte Luft früher den Blitz auslöst als unsere normale Luft. Warum praktische Erfahrungen und Laborversuche die Wirksamkeit der ESE-Fangstangen nicht nachweisen konnte, liegt voraussichtlich an den vielen Komponenten, die bei Gewitter noch nicht geklärt sind. Noch ist nicht geklärt woher die Energie kommt, die für derartig große Blitze bei Gewitter sorgen. Berechnungen zufolge reicht das elektrische Feld allein nicht aus. Auch das nähere Umfeld der ESE-Fangstangen ist nicht ausreichend erforscht. So kann die ionisierte Luft durch Feuchtigkeit oder starken Wind eventuell nicht ausreichend wirksam werden. Einige Antworten werden in der aktuellen Blitzforschung hoffentlich bald zu finden sein.

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