Was ist ein Elmsfeuer? Das blauviolette Glimmen, das kurz vor einem Gewitter an Mastspitzen, Kirchturmkreuzen, Antennen oder am Eispickel eines Bergsteigers klebt und dabei leise zischt. Kein Feuer, keine Flamme, kein Spuk – sondern eine Koronaentladung: Luft, die im starken elektrischen Feld ionisiert und als kaltes Plasma zu leuchten beginnt. Wer das Leuchten sieht, steht mitten in einem hochgeladenen Umfeld.
Was ist ein Elmsfeuer – und stimmt das wirklich?
Das Phänomen ist physikalisch gut vermessen. Nötig sind elektrische Feldstärken von mehr als 100 kV pro Meter – Werte, die unter aufziehenden Gewitterwolken an exponierten Spitzen erreicht werden. Die leuchtende Zone bleibt dabei klein: Die Länge eines Elmsfeuers liegt oft unter 30 Zentimetern. Fachlich zählt es zu den Elektrometeoren, also zu den Lichterscheinungen, die durch elektrische Ladungen entstehen.
Dokumentiert ist es seit der Antike. Plinius der Ältere und Julius Caesar beschreiben leuchtende Speerspitzen, Ferdinand Magellans Flotte sah das Glimmen auf ihrer Weltumsegelung (1519–1522) in der Takelage, William Bligh notierte es 1788 an Bord der Bounty, Charles Darwin auf der Beagle. Ein Seemannsgarn ist das Elmsfeuer also nicht – es ist eines der am längsten protokollierten Wetterphänomene überhaupt.
Warum ist das so?
Der Schlüssel heißt Spitzeneffekt. Luft isoliert bei Normaldruck bis etwa 30 kV pro Zentimeter, das sind rund drei Millionen Volt pro Meter, erst darüber schlägt sie durch. Ein Umgebungsfeld von 100 kV/m liegt weit darunter – an einer scharfen Kante, einer Antenne oder einem dünnen Draht bündelt sich das Feld aber so stark, dass genau dort die Durchbruchfeldstärke lokal überschritten wird. Deshalb glüht immer die Spitze und nie die Fläche daneben.
In diesem hauchdünnen Plasmasaum, der Korona, werden Elektronen beschleunigt und stoßen gegen Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle. Die Moleküle springen in energiereiche Zustände und geben die Energie beim Zurückfallen als Licht ab. Weil die passenden Spektrallinien von Stickstoff und Sauerstoff im blauen und violetten Bereich liegen, leuchtet das Ganze blauviolett – dieselbe Physik wie in einer Gasentladungslampe und am Polarlicht. Verbrennen kann dabei nichts: Das Plasma ist kalt. Das typische Surren stammt von den vielen kleinen Einzelentladungen; Bergsteiger nennen es „Pickelsausen“.
Elmsfeuer im Cockpit: wenn die Frontscheibe flackert
Was ist ein Elmsfeuer aus Sicht der Luftfahrt? Vor allem ein regelmäßiger Begleiter: Piloten sehen das Leuchten als blaue Ranken, die über die Cockpitscheibe zucken. Häufig kündigt es sich vorher durch einen elektrostatischen Geruch an, und ein Gewitter in rund 50 Kilometern Entfernung kann bereits genügen. Für die Maschine selbst ist das Glühen ungefährlich; die echten Risiken im Gewitter heißen Turbulenz, Hagel und Vereisung. Spürbar wird die Aufladung eher im Funk: Als „P-Static“ legt sie sich als Rauschen und Knacken über den Sprechfunk. Dagegen sitzen an den Hinterkanten von Flügeln und Leitwerk feine Stäbe, die Statikableiter, über die die Ladung kontrolliert abfließt.
Ein MIT-Team um Carmen Guerra-Garcia hat 2020 nachgemessen, wie sich die Entladung im Flug verhält: Bei elektrisch isolierten Objekten wie einer Tragfläche schwächt stärkerer Wind – getestet wurde bis 50 Meter pro Sekunde – die Korona, das Leuchten wird dunkler. Bei geerdeten Strukturen am Boden ist es genau umgekehrt. Aus dem Effekt entstand die Idee, Flugzeuge gezielt negativ aufzuladen, um ihr Risiko für einen Blitzeinschlag zu senken.
Noch verrückter
Der Name geht auf den heiliggesprochenen Bischof Erasmus von Antiochia zurück (etwa 240–303), im Italienischen Elmo, Schutzpatron der Seeleute. Matrosen riefen ihn in Seenot an und deuteten das Glimmen in der Takelage als sein Schutzzeichen. Physikalisch ist es allerdings eher eine Warnung als ein Segen: Bei einem Elmsfeuer besteht unmittelbare Blitzgefahr. Am Gipfelgrat ist summendes Metall deshalb das Signal zum sofortigen Abstieg, nicht zum Fotografieren.
Zwei Verwechslungen lohnt es sich auseinanderzuhalten. Ein Blitz ist eine schlagartige Entladung von Sekundenbruchteilen, das Elmsfeuer dagegen eine kontinuierliche, die so lange leuchtet, wie das starke Feld anhält – und die immer an einem Objekt haftet. Der Kugelblitz wiederum schwebt frei im Raum und ist bis heute schlecht erklärt; mit dem Glimmen an der Mastspitze hat er nichts zu tun.
Dasselbe Prinzip läuft übrigens jeden Tag unbemerkt über unseren Köpfen: An Hochspannungsleitungen treten Koronaentladungen als Übertragungsverlust auf, hörbar als Knistern, dazu kommen Funkstörungen und aufgeladene Staubteilchen in der Luft. Ingenieure kontern mit dickeren Leitern und Bündelseilen – beides senkt die Feldstärke direkt an der Leiteroberfläche unter die Zündschwelle.
Quellen
- Wikipedia: Elmsfeuer
- Wikipedia (EN): St. Elmo’s fire
- Spektrum – Lexikon der Physik: Koronaentladung
- MIT News (2020): How airplanes counteract St. Elmo’s fire during thunderstorms
- Swiss Magazine: Elmsfeuer – Lichterscheinung am Cockpitfenster
Häufige Fragen
Was ist ein Elmsfeuer?
Eine kontinuierliche elektrische Koronaentladung in der Atmosphäre. Bei Gewitterwetter lässt sie exponierte Spitzen wie Masten, Kirchtürme oder Antennen blauviolett leuchten und leise surren.
Warum leuchtet ein Elmsfeuer blau?
Das starke Feld regt Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle der Luft an. Beim Zurückfallen geben sie Licht ab, dessen Spektrallinien im blauvioletten Bereich liegen – wie in einer Gasentladungslampe.
Ist ein Elmsfeuer gefährlich?
Das Glühen selbst ist kaltes Plasma und verbrennt nichts. Es zeigt aber ein extrem geladenes Umfeld an, in dem unmittelbare Blitzgefahr besteht – am Berg das Signal zum Abstieg.
Ab welcher Feldstärke entsteht ein Elmsfeuer?
Ab etwa 100 kV pro Meter Umgebungsfeld. An scharfen Spitzen verdichtet sich das Feld so stark, dass dort die Durchbruchfeldstärke der Luft von rund 30 kV pro Zentimeter überschritten wird.
Ist ein Elmsfeuer dasselbe wie ein Blitz oder ein Kugelblitz?
Nein. Ein Blitz entlädt sich schlagartig, das Elmsfeuer leuchtet kontinuierlich und haftet an einer Spitze. Ein Kugelblitz schwebt dagegen frei im Raum.