Wie Entstehen Blitze Und Donner

Viele Menschen, die nach Deutschland ziehen, haben Fragen zum Wetter, und Gewitter gehören dazu. Dieses Phänomen, das sowohl Ehrfurcht als auch Furcht einflößen kann, ist ein wichtiges Wetterereignis, über das es sich lohnt, informiert zu sein. Dieser Artikel erklärt auf einfache Weise, wie Blitze und Donner entstehen und was während eines Gewitters passiert.

Die Entstehung von Blitzen

Blitze sind im Grunde genommen riesige elektrische Entladungen in der Atmosphäre. Um zu verstehen, wie sie entstehen, muss man sich die Vorgänge in einer Gewitterwolke ansehen, auch bekannt als Cumulonimbuswolke. Diese Wolken können sich über viele Kilometer in die Höhe erstrecken.

Die Rolle der Eiskristalle und Wassertropfen

In einer Gewitterwolke herrschen starke Auf- und Abwinde. Diese Winde transportieren Wassertropfen und Eiskristalle in verschiedene Höhen. Dabei kommt es zu Kollisionen zwischen den Teilchen. Kleine Eiskristalle steigen in der Regel nach oben, während größere, schwerere Eiskristalle und Graupel nach unten fallen.

Bei diesen Kollisionen kommt es zu einem Ladungsaustausch. Die genauen Mechanismen sind komplex, aber vereinfacht gesagt: Wenn kleinere Eiskristalle gegen größere Graupelteilchen prallen, werden die kleineren Kristalle positiv geladen, während die größeren negativ geladen werden. Da die Aufwinde die positiven Kristalle nach oben und die Schwerkraft die negativen Graupelteilchen nach unten zieht, entsteht eine Ladungstrennung innerhalb der Wolke.

Ladungstrennung und Potentialunterschied

Durch die ständige Ladungstrennung baut sich ein immer größerer Potentialunterschied innerhalb der Wolke auf. Der obere Teil der Wolke wird immer positiver, während der untere Teil immer negativer wird. Dieser Potentialunterschied kann Millionen von Volt erreichen.

Es gibt auch eine Induktion von Ladungen am Boden. Die negative Ladung im unteren Teil der Wolke stößt negative Ladungen auf der Erdoberfläche ab, sodass der Boden unter der Wolke positiv geladen wird. Dieser Effekt verstärkt den Potentialunterschied zwischen Wolke und Erde.

Der Durchbruch der Isolation: Der Blitzkanal

Luft ist normalerweise ein guter Isolator, das heißt, sie verhindert den Fluss von Elektrizität. Aber wenn der Potentialunterschied zwischen den unterschiedlich geladenen Bereichen (innerhalb der Wolke, zwischen Wolke und Boden oder zwischen zwei Wolken) groß genug wird, kann die isolierende Wirkung der Luft überwunden werden. Es kommt zu einem Durchbruch.

Dieser Durchbruch beginnt mit einem sogenannten Vorentladungsstrom, auch Stepped Leader genannt. Das ist ein schwacher, unsichtbarer Strom, der sich in ruckartigen Schritten vom negativ geladenen Bereich der Wolke in Richtung Boden bewegt. Dieser Stepped Leader bahnt sich sozusagen einen Pfad durch die Luft.

Wenn sich der Stepped Leader dem Boden nähert, steigt von der positiv geladenen Erdoberfläche ein positiver Strom entgegen, der sogenannte Fangentladungsstrom oder Upward Leader. Wenn sich Stepped Leader und Fangentladungsstrom treffen, entsteht ein leitfähiger Kanal – der Blitzkanal.

Der Hauptblitz

Sobald der Blitzkanal etabliert ist, fließt ein gewaltiger Strom von der Erde (oder von einem anderen geladenen Bereich) entlang des Kanals in die Wolke. Dieser Stromfluss ist der eigentliche Blitz, den wir sehen. Er ist extrem heiß (bis zu 30.000 Grad Celsius) und hell.

Oft folgen auf den ersten Hauptblitz noch weitere, schwächere Blitze entlang desselben Kanals. Diese werden als Folgeentladungen bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten von Blitzen:

• Wolke-Erde-Blitze: Das sind die häufigsten und gefährlichsten Blitze, bei denen der Blitz zwischen einer Wolke und dem Boden einschlägt.
• Wolke-Wolke-Blitze: Diese Blitze entstehen zwischen zwei unterschiedlich geladenen Wolken.
• Wolkeninterne Blitze: Diese Blitze entstehen innerhalb einer einzelnen Wolke.
• Erdblitze: Diese seltenen Blitze entstehen, wenn sich ein positiv geladener Bereich in der Wolke befindet und der Blitz vom Boden in die Wolke aufsteigt.

Die Entstehung von Donner

Der Donner ist das Geräusch, das durch die schlagartige Erhitzung der Luft entlang des Blitzkanals entsteht. Der Blitzkanal ist extrem heiß, wie bereits erwähnt, bis zu 30.000 Grad Celsius. Diese extreme Hitze führt dazu, dass sich die Luft um den Blitzkanal explosionsartig ausdehnt.

Die explosionsartige Ausdehnung der Luft erzeugt eine Schallwelle, die wir als Donner hören. Je näher man am Blitz entfernt ist, desto lauter und schärfer klingt der Donner. Weiter entfernte Blitze klingen eher wie ein tiefes Grollen.

Warum hört man Donner manchmal nicht?

Manchmal sieht man einen Blitz, hört aber keinen Donner. Das liegt daran, dass Schallwellen mit zunehmender Entfernung schwächer werden. Wenn der Blitz zu weit entfernt ist, ist die Schallwelle zu schwach, um von uns gehört zu werden. Außerdem können Hindernisse wie Berge oder Gebäude die Schallwellen blockieren.

Die Entfernung zum Blitz bestimmen

Da sich Licht viel schneller ausbreitet als Schall, sehen wir den Blitz fast sofort, während der Donner eine gewisse Zeit benötigt, um uns zu erreichen. Man kann die Entfernung zum Blitz grob schätzen, indem man die Zeit zwischen dem Blitz und dem Donner zählt. Die Schallgeschwindigkeit beträgt etwa 343 Meter pro Sekunde. Für jede Sekunde, die zwischen Blitz und Donner vergeht, ist der Blitz etwa 343 Meter entfernt. Eine Faustregel besagt: Teile die Anzahl der Sekunden durch drei. Das Ergebnis ist die Entfernung zum Blitz in Kilometern.

Beispiel: Wenn zwischen Blitz und Donner drei Sekunden vergehen, ist der Blitz etwa einen Kilometer entfernt.

Sicherheitsmaßnahmen bei Gewitter

Gewitter können gefährlich sein. Es ist wichtig, sich bei Gewitter in Sicherheit zu bringen. Hier sind einige wichtige Sicherheitshinweise:

• Suchen Sie Schutz in einem Gebäude oder einem Auto. Gebäude bieten den besten Schutz vor Blitzeinschlägen. Autos bieten ebenfalls Schutz, da die Karosserie als Faradayscher Käfig wirkt und den Strom umleitet.
• Vermeiden Sie offene Flächen und exponierte Orte. Halten Sie sich fern von Hügeln, Bergen, Bäumen und Gewässern.
• Vermeiden Sie Kontakt mit metallischen Gegenständen. Dazu gehören Zäune, Leitungen, Rohre und elektronische Geräte.
• Gehen Sie nicht schwimmen oder Boot fahren. Wasser leitet Elektrizität sehr gut.
• Wenn Sie sich im Freien befinden und keinen Schutz finden können, hocken Sie sich auf den Boden und machen Sie sich klein. Legen Sie sich nicht flach auf den Boden, da dies Ihre Angriffsfläche vergrößert.
• Warten Sie mindestens 30 Minuten nach dem letzten Donner, bevor Sie wieder ins Freie gehen. Gewitter können noch aktiv sein, auch wenn sie sich scheinbar entfernt haben.

Denken Sie daran: Sicherheit geht vor! Wenn Sie ein Gewitter sehen oder hören, suchen Sie sofort Schutz.

Zusammenfassung

Blitze sind gewaltige elektrische Entladungen, die durch Ladungstrennung in Gewitterwolken entstehen. Donner ist das Geräusch, das durch die explosionsartige Ausdehnung der Luft entlang des Blitzkanals erzeugt wird. Es ist wichtig, sich bei Gewitter in Sicherheit zu bringen und die oben genannten Sicherheitsmaßnahmen zu beachten. Mit diesem Wissen können Sie Gewitter besser verstehen und sich vor den Gefahren schützen, die sie mit sich bringen.