Messinstrument war ein großes Radioteleskop aus vielen zusammengeschalteten Antennen. Die entdeckten Strukturen in den Blitzen sind nach Forscherangaben sogenannte Nadeln, die Ladung speichern und daraus die Wolken wieder aufladen. Somit könnten sich Gewitterwolken schon nach kurzer Zeit ein zweites Mal entladen. «Daher kommt es aus einer Wolke zu wiederholten Blitzeinschlägen auf dem Boden, und Gewitter liefern nicht nur einen Blitz, sondern viele spektakuläre, aber auch gefährliche Entladungen», sagte Erstautor Brian Hare von der niederländischen Universität Groningen. Die Nadeln sind nach Angaben der Forscher rund 100 Meter lang und haben einen Durchmesser von weniger als fünf Metern.

«So genaue Messungen eines einzelnen Blitzes gab es noch nie», sagte Ko-Autorin Anna Nelles vom Hamburger Forschungszentrum Desy und der Universität Nürnberg-Erlangen der Deutschen Presse-Agentur. Das Team nutzte das europäische Radioteleskop Lofar (Low Frequency Array), das aus mehreren Tausend Antennen besteht. Sie stehen verteilt auf verschiedenen Stationen in mehreren Ländern und bilden somit ein riesiges virtuelles Teleskop für Wellen im Radiofrequenzbereich. Ihre Ergebnisse präsentieren die Forscher im Fachmagazin «Nature».

Bisher waren die Experten davon ausgegangen, dass Ladung von Blitzen entlang von Plasmakanälen von einer Wolke zur anderen fließt. Nun aber steht nach Angaben der Forscher fest, dass Restladung stattdessen in den entdeckten nadelförmigen Strukturen der Blitze gespeichert und quasi in die Wolke zurückgepumpt wird.

Die neuen Erkenntnisse der Forscher könnten auf lange Sicht sogar Menschenleben retten, sagte Ko-Autorin Nelles. «Blitze sind allgegenwärtig, aber noch nicht vollständig verstanden. Am besten wäre es ja, wenn man Einschläge vorhersagen könnte, um so Menschen zu schützen. Aber dafür brauchen wir zunächst ein gutes Verständnis. Dazu trägt unsere Messung bei.»

Blitze entstehen, wenn innere Turbulenzen verschiedene Teile großer Cumulonimbus-Wolken gegeneinander elektrisch aufladen. Wenn der Spannungsunterschied zwischen negativen und positiven Wolkenteilen zu groß wird, entlädt sich die Wolke plötzlich. Diese Entladung ist auf der Erde als Blitz zu sehen.

Eigentlich wird das Radioteleskop Lofar in erster Linie für astronomische Beobachtungen genutzt. Diesen Antennenzusammenschluss hatten die Forscher nun erstmals für die Messung von Blitzen verwendet - und konnten so ins Innere der Gewitterwolken schauen, die Blitze messen und mit bildgebenden Verfahren sogar dreidimensional darstellen.