Blitze im Wassertropfen | 09.Juli 2017

[Michael Großmann]

Hallo Forenfreunde,

am Sonntag Abend gab es hier in Aulendorf ein Gewitter mit zahlreichen Blitzen und einigen Naheinschlägen. Durch den starken Regen war ich gezwungen, Bilder vom Balkon aus zu machen. Leider war die Hauptaktivität aber im "Rücken" und ich sah immer wieder nur die extremen Aufhellungen des Himmels.
Dennoch verirrten sich einige Blitze in mein Blickfeld und die Kamera konnte sie festhalten. Diese machte in Folge immer 5sec. Langzeitbelichtungen und bei der Durchsicht ist mir dann erstmal genau aufgefallen, wie die fallenden Tropfen durch die Millisekundenaufhellung der Blitze, "eingefroren" werden.
Doch das alleine war es nicht was mir gefiel, vielmehr war es die spiegelverkehrte Aufhellung innerhalb des Tropfens durch den Blitz. Also im Grunde gab es eine große Anzahl von "Kugelblitzen" in dem Moment.

Hier einige Aufnahmen, teils kontrastverstärkt um die Aufhellung im Tropfen besser zu erkennen. Darunter auch ein Naheinschlag (ca. 150 m), der allerdings am Austrittsbereich der Wolke hoffnungslos überbelichtet wurde.

Linienblitz ohne große Verästelungen

Ausschnitts Vergrößerung

Ausschnitts Vergrößerung

Naheinschlag

Viele Grüße,
Micha

[Elmar Schmidt]

Hallo Micha,

interessante Fotos. Auch da gibt's ja nun im übrigen die Regenbogenwinkel. Warum nicht mal ein "Regenstrich", wobei es aber glaube doch großer Tropfenkollektive bedarf um die Bogenillusion zu erzeugen. (Es haben sich ja viele wie Freund Ken Sassen an Hängetropfen abgeschafft, um die höheren Ordnungen zu fotografieren, und was haben wir 2010 alle vor den Sessions in Maryland, welche ja bekanntlich die Jagd für Dich eröffneten, deswegen mit Alan Clark, Bob Greenler & Co. auf die Sportplatz-Tautropfen geglotzt...)

Zurück zu den Blitzen; da würde mich mal die Belichtungszeit interessieren. Wenn man so manche Blitze länger und mehrfach aufzucken sieht, dann ist die aber doch um einiges länger als bei nem Fotoblitz. Da hätte man nachts kaum eine Chance auf scharfe Tropfenblitze, oder? Bei Deiner Tagesblitztechnik wiederum dürfte die kürzere Kamerabelichtungszeit dominieren, lieg ich da richtig? Und da könnten einige Tropfen vielleicht doch farbig aufblitzen.

Herzliche Grüße und weiter viel Erfolg ganz im Süden!

Elmar

[Michael Großmann]

Zurück zu den Blitzen; da würde mich mal die Belichtungszeit interessieren. Wenn man so manche Blitze länger und mehrfach aufzucken sieht, dann ist die aber doch um einiges länger als bei nem Fotoblitz. Da hätte man nachts kaum eine Chance auf scharfe Tropfenblitze, oder? Bei Deiner Tagesblitztechnik wiederum dürfte die kürzere Kamerabelichtungszeit dominieren, lieg ich da richtig?

Hallo Elmar,

in diesem Fall lag die Belichtungszeit wie schon erwähnt bei 5 sec. Natürlich ist eine scharfe Tropfenabbildung auch nur dann möglich wenn es neben der Vor- und Hauptentladung möglichst wenige Nachentladungen gibt um einen möglichst "eingefrorenen Tropfen" zu bekommen. Am Tag ist bei den getriggerten Blitzen die Belichtung sehr kurz, da durch die Tageshelligkeit die Belichtungsmessung ihren Teil dazu beisteuert. Meine Einstellung habe ich bei solchen Aufnahmen meist auf "AV" gewählt. Allerdings glaube ich das die "Tagtropfen" sicher nicht so viele Details zeigen werden wie in der Nacht, einen Versuch wäre es mal wert.

Gruß,
Micha

[Elmar Schmidt]

Okay, Micha,

danke! Mit B-Zeit meinte ich halt die effektive durch den Blitz. Die muß dann aber doch kurz genug gewesen sein, um die Tropfen im Fall "einzufrieren". Ich habe mit Studenten mal ne - gern hinterfragbare - Faustformel für die Fallgeschwindigkeit von (sphärischen) Wassertropfen erarbeitet, und zwar

v [m/s] = 5 * Wurzel (D[mm])

Die liefert einem dann etwa 1,6 m/s (flotter Fußgänger!) für 0,1mm- und 3,1 m/s für 0,4mm-Tröpfchen (Achtung: Durchmesser, die "Theoretiker" bevorzugen Radien). Damit könnte man ja mal herumspielen, zumal hier die Tropfen aufgelöst sind. (Natürlich muß noch die Entfernung einbezogen werden.)

Gruß, Elmar

[Michael Großmann]

Mit B-Zeit meinte ich halt die effektive durch den Blitz. Die muß dann aber doch kurz genug gewesen sein, um die Tropfen im Fall "einzufrieren".
Gruß, Elmar

Dem war auch so, der Blitz hatte keine (wahrnehmbaren) Nachentladungen, er flackerte nur sehr kurz auf.

Gruß,
Micha

[Elmar Schmidt]

Hmm, Millisekunden.

Damit wird's für mich - in einfacher Denke - immer noch nicht plausibel. Die Tropfen im Ausschnitt sind bestenfalls um einen Durchmesser verschmiert. In einer Millisekunde würde aber selbst ein 0,1er-Tropfen schon über 1 mm gefallen sein.

Womöglich war der Blitz mind. 5-10 mal kürzer (also im Bereich von 100 Mikrosekunden?), oder es gab eine weitere "Präselektion" des Ablichtungsmoments, etwa indem die "Tropfenblitzfokussierung" noch von Winkelstellung, Flugrichtung, Schwingungen der Tropfen o.ä. abhängt (Th. Timusk hatte letzteres für die Fairbanks-Tagung untersucht). Auch ist meine Faustformel nicht in Erz gegossen, wenngleich sie uns durch viele andere Dinge abgesichert erschien.

Will nun aber Ruhe geben, nur wiederholen, daß Deine Beobachtung unbedingt zum Nachdenken einlädt, ggf. sogar kontrolliert weitergetrieben werden könnte, z.B. mit Fotoblitzgeräten usw. Doah muß mer doch wos machän...

Gruß, Elmar

[Jonas Flodin]

Hallo Michael, hallo Elmar.

Ist es denn wirklich korrekt, bei den Regentropfen von einem Durchmesser von 0,4mm auszugehen?
Das sind dann doch nur sehr kleine, sphärische Regentropfen, es gibt jedoch auch weitaus
größere Tropfen-Größen, wenn ich mich nicht irre?

Ihr dürft mich gerne korrigieren, wenn ich da falsch liege Mein Wissensstand ist, dass Größen bis 5mm möglich sind,
alles darüber wegen aerodynamischer Effekte mit der Luft zerfällt.

//edit:
Fast vergessen: interessante Fotos! ^^

Liebe Grüße aus Kiel,
Jonas

[Michael Großmann]

Ist es denn wirklich korrekt, bei den Regentropfen von einem Durchmesser von 0,4mm auszugehen?

Hi Jonas,

das ist tatsächlich nicht korrekt, die Größe habe ich auch als solche nicht angegeben. Ich kann es nicht abschätzen wie groß sie waren, aber bei der Intensität und vor allem der Lautstärke wie die Tropfen auf das Geländer des Balkons prasselten, sicherlich >2mm.

Beste Grüße,
Micha

[Jonas Flodin]

Hi Jonas,

das ist tatsächlich nicht korrekt, die Größe habe ich auch als solche nicht angegeben. Ich kann es nicht abschätzen wie groß sie waren, aber bei der Intensität und vor allem der Lautstärke wie die Tropfen auf das Geländer des Balkons prasselten, sicherlich >2mm.

Beste Grüße,
Micha

Die Überlegung kam gerade bei mir auf, als Elmar eine Beispielrechnung mit Wassertropfen eines
Durchmesser von 0,4mm aufführte. Wenn man den Durchmesser ein gutes Stück weiter oben ansetzt,
dann kommt der optische Effekt der "stehenden Tropfen" bei Belichtung durch einen Blitz vllt schon eher hin.

Mit 0,4mm DM wäre vllt wirklich etwas fraglich.

Grüße, Jonas

[Elmar Schmidt]

Hallo Jonas,

meine Rechnungen waren nur Beispiele, die Formel ist - bis auf ne bessere - ohne weiteres auch auf größere Tropfen anwendbar.

Daß die Tropfen größer aussehen als 0,4 mm, stimmt natürlich, es würde aber das Schärfenproblem, anders als Du vermutest, nicht mindern sondern vergrößern, da die Fallgeschwindigkeit sich weiter erhöht.

[Beachte: große Objekte fallen bei sonst gleichen Bedingungen (das sind i.w. Dichte und Form) in Luft immer schneller!]

Jene 2 mm großen Tropfen) "prasseln" schon mit ca. 7 m/s - bei Abplattung (die Fotos zeigen aber scheinbar keine...) wegen des somit höheren cw-Werts vielleicht etwas langsamer, schätze mal 4-5 m/s - und wären folglich mit 4-7 Millimeter pro Millisekunde unterwegs.

Einige als Ausweg angebotene Überlegungen stehen in meinem letzten Eintrag oben.

Gruß, Elmar

[MarioK]

Hallo,

hier sind mal ein paar Regentropfen an einem regnerischen Urlaubstag:

(D5500 - 55mm - F/7,1 - 1/2000s - ISO3200)
Ausschnitt

und Tropfen, die vom Vordach des Urlaubsbungalows abtropfen:

(D5500 - 55mm - F/5,6 - 1/4000s - ISO5600)
Ausschnitt:

Ausschnitt von anderem (nicht ganz scharfen) Bild:

(D5500 - 55mm - F/5,6 - 1/2000s - ISO800)
Das Bild der 3 Palmen in den Tropfen ist wie im Fernrohr kopfstehend.
Dreht diesen Ausschnitt aus einem weiteren Bild um 180° sind die Palmen verzerrt aber aufrecht:

(D5500 - 55mm - F/5,6 - 1/4000s - ISO800)

Viele Grüße
Mario