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Blitze Teil 2 – Gewitterblitze – Blitzentladung in der Natur

Blitze in der Natur entstehen durch die Entladung elektrostatisch aufgeladener wolkenbildender Wassertröpfchen. Die elektrische Ladung in der Gewitterwolke entsteht dabei durch induktive und nicht-induktiven Aufladungsmechanismen. Voraussetzung sind grundsätzlich starke Aufwinde die dafür sogen, dass Wasserdampf kondensiert und sich kleine aber stetig  wachsende Wassertröpfchen bilden. Durch Auf- und Abwindkanäle in der Gewitterwolke und durch das steigen von Wassertröpfchen und sinken und Eiskristallen aus höheren unter Null Grad Celsius liegenden Luftschichten kommt es zu einer Ladungsverteilung und Potentialsteigerung.

Damit es in Luft zu einer elektrischen Funkenentladung kommt, muss eine elektrischen Feldstärke von einigen Millionen Volt pro Meter erreicht werden. Diese Durchbruchfeldstärke sinkt jedoch stark mit zunehmender Luftfeuchtigkeit und Ionisierung der Luft, so dass es in der Regel bereits schon bei wesentlich niedrigeren Feldstärken zu einer Blitzentladung kommt.

Bevor es zu einer Blitzentladung kommt gibt es mehrere Vorentladungen, bei einer klassischen Ladungsverteilung in einer Gewitterwolke sind diese von der Wolke zur Erde gerichtet. Durch diese wird mittels Stoßionisation der Luftmoleküle ein leitender sich stufenweise aufbauender Blitzkanal geschaffen. Normalerweise erreichen Vorentladungen den Erdboden nicht. Ihnen entgegen kommen bläulich wahrnehmbare sich verästelnde Fangentladungen. Diese gehen üblicherweise von Gegenständen wie Kirchtürmen oder einzelnen hohen Bäumen aus, welche sich im Gebiet der Vorentladungen befinden und in ihrer Höhe von der restlichen Umgebung abheben. Trifft nun eine Richtung Erdboden gerichtet Vorentladung auf eine Richtung Wolke gerichtete Fangentladung, bildet sich ein Blitzkanal und es kommt zur plasmabildenden sehr hell leuchtenden Hauptentladung, dem Leitblitz.

Die Blitzentladung kann zwischen Wolkenschichten als sogenannter Wolkenblitz oder zwischen Wolken und Erde als Erdblitz erfolgen. Man unterscheidet dabei zwischen den häufig vorkommenden Negativblitzen und den entsprechend selteneren Positivblitzen. Erdblitze sind in der Regel Negativblitze, dabei ließt negative Ladung von der Unterseite der Gewitterwolke Richtung Erde. Es gibt aber auch positive Erdblitze bei denen dann positive Ladung aus höheren Wolkenschichten der Erde zugeführt wird. Wolkenblitze sind in der Regel Positivblitzen wobei es zu einem Ladungsausgleich zwischen den positiv geladenen höheren Wolkenschichten mit den negativ geladenen niedrigeren Wolkenschichten kommt. Negativblitze erreichen Stromstärken von einigen 10.000 Ampere wohingegen Positivblitze bis zu einigen 100.000 Ampere erreichen können.

Der Donner kommt zustande, wenn der Leitblitz zusammenbricht und sich die zuvor auf mehrere 10.000 Grad Celsius erwärmte Luft schlagartig ausdehnen kann. Der Schall legt in Luft bei Null Grad Celsius rund 332 Meter pro Sekunde und Licht wie bekannt rund 300.000.000 Meter pro Sekunde zurück. Dies bedeutet, dass man den Lichtblitz sofort sieht, während sich der Schall nur mit einem rund millionstel davon fortpflanzt. Soll nun die Distanz zwischen einem Blitz und einem Betrachter ermittelt werden, so zählt man mit Wahrnehmung des Blitzes langsam von 21 beginnend so lange bis man das Donnergrollen vernimmt. Danach wird die Differenz zwischen der Endzahl und 21 ermittelt und mit abgerundeten 300 Metern multipliziert. Für eine schnelle grobe Gefahrenabschätzung reicht diese Methode vollkommen aus.

Steht zum Schutz vor Blitzschlag unmittelbar kein Gebäude oder Fahrzeug zur Verfügung, so haben sich im Freien folgende Regeln bewährt.

  • Füße zusammenstellen Arme am Körper halten, den Kopf einziehen und in einer Mulde in die Hocke gehen, nicht auf den Boden legen.
  • Offenes Gelände, Bergrücken, Höhenzüge und Hügel meiden.
  • Bei heranziehendem Gewitter Aufenthalt auf oder in Gewässern vermeiden, möglichst rasch das Ufer aufsuchen.