Künstliche Aurora

Aurorae, auch als Polarlichter bekannt, sind Leuchterscheinungen in der Atmosphäre in den Polarregionen der Erde. Sie sind bedingt durch Anregung von Molekülen (meist Stickstoff oder Sauerstoff) durch Sonnenwind. Ähnliche Leuchterscheinungen, sog. Elmsfeuer, können selten bei Gewittern auftreten und äußern sich durch ein bläuliches Leuchten um eine Wolke oder einen Gegenstand auf der Erde, meist bevor dort ein Blitz einschlägt. Hier wird mit einfach erhältlichen Materialien ein Gerät zur sicheren Demonstration einer Koronaentladung gebaut, welches diese Phänomene gut simulieren kann.

Geräte:

kleine kommerziell erhältliche "Plasmakugel", Glasrohr, Zange, Wattestäbchen o.ä.

Chemikalien:

2-Propanol (F, Xi)



Durchführung:

Vorsicht! Hier wird mit Hochspannung von einigen Kilovolt gearbeitet! Die Spannung ist zwar aufgrund der sehr hohen Frequenz relativ ungefährlich, dennoch sind Sicherheitsmaßnahmen (Erdung, Kurzschluss,...) zu treffen!

Die Glaskugel einer Plasmakugel wird vorsichtig (!) durch Hin- und Herdrehen gelockert und herausgezogen. Der Draht, der in die Elektrode reichte, wird etwa 1 cm kürzer geschnitten. Nun schiebt man ein Glasrohr über den Draht, das so lang ist, dass das abisolierte Ende des Drahts gerade noch im Glasrohr ist (notfalls Draht in das Glasrohr drücken, dabei sicherstellen, dass keine Spannung an dem Draht anliegt! Erdung ist empfehlenswert!). Währenddessen wird die Eisenwolle, die im gläsernen Teil der Elektrode war, herausgenommen und das Graphitpulver-Paraffingemisch, welches sich ebenfalls in der Elektrode befindet, mittels 2-Propanol und einem Wattestäbchen o.ä. entfernt. Sobald die Glaskugel vollständig gesäubert und wieder getrocknet ist wird diese wieder auf den Unterteil der Plasmakugel aufgesteckt. Der Aurora-Simulator ist nun betriebsbereit.

Entsorgung:

Kleine Mengen 2-Propanol können in das Abwasser gegeben werden; sonstige Abfälle können über den Hausmüll bzw. Elektronikschrott gesonderter Entsorgung zugeführt werden.

Erklärung:

Der Transformator in der Plasmakugel erzeugt Hochspannung (einige kV), welche nach Überschreitung einer gewissen Feldstärke eine Koronaentladung im Gas der Glaskugel hervorruft. Die Feldstärke ist allerdings durch ausreichende Isolation gegen das Glas der Kugel nicht hoch genug, um eine Lichtbogenentladung aufrecht zu erhalten, weshalb die Koronaentladung bestehen bleibt und nicht zu einer Lichtbogenentladung wird.

Das Leuchten resultiert aus der Anregung von Atomen in der Glaskugel (vllt. Argon) durch den Strom:

Ar ---> Ar*

Die Anregung wird in Form von Licht abgegeben:

Ar* ---> Ar + hv

Bilder:


Aurora-Simulator


Koronaentladung / "Aurora"