Die Geburt des Blitzes - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ein Kurzschluss in der Wolke

Die Geburt des Blitzes

„Und Moses streckte seinen Stab aus gen Himmel, und Jehova sandte Donner und Hagel, und Feuer fuhr zur Erde…“. Wie in diesem Zitat aus der Bibel, wurden die bei Gewitter auftretende Phänomene von Feuerblitzen bis Donnergrollen in fast allen Kulturen als die Waffen der Götter bezeichnet und somit erklärt. Bei den Germanen, Griechen und Römer schleuderten Thor, Zeus und Jupiter Blitze und Donner als Zeichen ihres Zorns über die Menschheit zur Erde. Und auch Gott (Jehova) verschonte sein Volk vor den Urgewalten des Himmels nicht.

In der heutigen Zeit lassen sich Blitz und Donner als rein physikalische Prozesse beschreiben: In der Gewitterwolke, Cumulonimbus, werden Regentropfen und Eiskristalle durch die starken Turbulenzen der Auf- und Abwinde durcheinandergewirbelt. Prallen sie aneinander, laden sich die Wassermoleküle durch die Reibungsenergie elektrisch auf und verteilen sich je nach Ladung in der aufgetürmten Wolkenformation. Die kleineren und damit leichteren positiv geladenen Eisteilchen konzentrieren sich in der oberen Wolkenschicht, die negativ aufgeladenen Regentropfen in der unteren.

Gewitterelektrizität

Blitzschlag im Eiffelturm © NOAA

Türmt sich die Gewitterwolke immer weiter bis an den Rand der Troposphäre in eine Höhe von rund neun Kilometern auf, wächst das Spannungsfeld innerhalb der Wolke und auch zur Erde weiter an. Erreicht der Spannungsunterschied zwischen den beiden Polen dabei schließlich einen Schwellenwert von etwa 30.000 Volt pro Zentimeter, kommt es zu einer plötzlichen Entladung in Form eines Blitzes.

Etwa 65 Prozent der Blitze erfolgen dabei innerhalb einer Wolke oder von Wolke zu Wolke. Ein Ladungsungleichgewicht kann aber auch zwischen dem elektrischen Feld der Erdoberfläche und einer Wolke aufgebaut werden. Erdblitze treten aber erst auf, wenn die Untergrenze der Gewitterwolke tiefer als 3.000 Meter liegt. Denn erst ab dieser Höhe kann sich der Blitz auf kürzestem Weg zur Erde entladen. Auch Luftentladungen in den freien Raum, sogenannte Luftblitze, werden manchmal während eines Gewitters beobachtet.

Wie schnell ist blitzschnell?

Das Zucken eines Blitzes dauert in der Regel nur wenige Millisekunden. Zu schnell für das menschliche Auge. Die einzelnen Phasen der Blitzentstehung lassen sich nur in Zeitraffer betrachtet unterscheiden: Der Blitzvorgang beginnt nach dem Erreichen oder Überschreiten des Schwellenwertes mit einer Vorentladung. Dabei wird durch die Ionisierung der Luft schrittweise ein rund zwölf Millimeter großer Blitzkanal in Richtung Erde aufgebaute.

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Kurz über dem Boden wächst diesem von der Erdoberfläche aus eine Fangladung entgegen. Durch die Ionisation im Blitzkanal werden die dort befindlichen Luftmoleküle zum Leuchten angeregt. Ist der Blitzkanal geschlossen kommt es zur eigentlichen Hauptentladung in Form eines Blitzschlags. Der Hauptentladung folgen in kurzem Abstand noch mehrere Nebenentladungen, die unser Auge aber nur als einen einzigen, leicht flackernden Blitzschlag wahrnimmt.

Kurzschluss am Himmel

Im Kanal fließen während eines Blitzes Ströme mit einer Stärke von 20.000 bis 400.000 Ampère. Die Luft wird dabei in Sekundenbruchteilen auf circa 30.000 Grad erhitzt. Diese explosionsartige Entladung dehnt sich als Schallwelle in der Luft aus – es donnert. Während eines Gewitters liegt oft auch ein leicht schwefeliger und säuerlicher Geruch in der Luft. Durch die gewaltige Hitze im Blitzkanal werden Gase gespalten. Die dabei entstandene Salpetersäure werden durch Regen und an durch feinstem Ammoniakstaub gebunden und verbreiten am Boden einen unangenehmen Geruch.

Warum aber nimmt ein Blitz häufig nicht den graden und kürzesten Weg zum Boden? Das liegt daran, daß der Blitz die größten Widerstände in der Luft umgeht. Daher erreicht er in einem Zickzackkurs und nicht geradlinig die Erde. Die häufigste Art von Blitzen, die wir beobachten, sind Flächenblitze, deren Äste an die Wurzeln von Pflanzen erinnern und Linienblitze ohne Verzweigungen.

Der Blitzableiter

Blitze schlagen bekanntlich bevorzugt in hohe Gebäude, Kirchturmspitzen und einzeln stehende Bäume ein. Um das „Feuer vom Himmel“ unschädlich abzuleiten, werden deshalb heute geerdete, metallische Blitzableiter an exponierten Stelle installiert. Denn Blitze suchen sich meist den kürzesten und bestleitenden Weg zur Erde. So einen Vorzug scheint auch das New Yorker Empire State Building zu bieten. Seit dem 11. September 2001 und der Zerstörung des World Trade Centers ist es mit seinen 443 Metern wieder das höchste Gebäude der Stadt und ein scheinbar hervorragender Blitzableiter. Bis zu 500 mal jährlich wird das Gebäude von Blitzen getroffen. Die oberste Aussichtsplattform ist daher bei Gewitter für Besucher gesperrt.

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Stand: 26.08.2003

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Gewitter
Potzblitz und Donnerwetter

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Zum Weiterlesen
Links und Literatur

Tod durch Blitzschlag
Gefahr erkannt, Gefahr gebannt

Die Geburt des Blitzes
Ein Kurzschluss in der Wolke

Wenn´s blitzt und donnert
Wie verhalte ich mich richtig?

Die Waffen der Götter
Auf Blitz folgt Donner

Wärme- oder Frontgewitter?
Wenn Luftmassen so richtig in Fahrt kommen

Die Ruhe vor dem Sturm
Wärme, Wolken und Winde

Hagelschauer
Wenn Eis vom Himmel fällt

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