Samstag 16 Dez 2017
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Wie entsteht ein Gewitter?

Ein Gewitter mit Blitz und Donner erschreckt und fasziniert uns zugleich. Die wichtigsten Zutaten für Gewitterwolken sind Hitze und Wasserdampf. Doch wodurch entstehen Gewitterblitze und wie finden sie ihren Weg zur Erde?

Gewitter entstehen, wenn warme, feuchte Luftmassen zusammenströmen und aufsteigen. Kondensiert der Wasserdampf in der Luft, so entwickelt sich zunächst eine Haufenwolke (Cumulus = Haufen). Falls die äußeren Bedingungen günstig sind, strömt die schwüle Luft weiter in die Höhe, und die Cumuluswolke wird zum Cumulonimbus – zum Gewitter. Der Wolke wächst dann ein ambossförmiges „Dach“, das aus winzigen Eiskristallen besteht. Je nachdem, ob wir uns in den mittleren Breiten oder in den Tropen befinden, kann die Höhe eines Cumulonimbus zwischen 12 und 18 Kilometer erreichen.

Beim Sich-Auftürmen der Gewitterwolke trennen sich in ihrem Innern die elektrischen Ladungen durch Reibung und Zerstäuben der Wasserteilchen: Die Eiskristalle laden sich positiv auf, die Tropfen negativ. Dadurch entsteht im kalten oberen Teil der Wolke ein Gebiet positiver Ladung, während nahe dem Boden negative Ladung überwiegt.

Das elektrische Feld wächst so lange, bis die Spannung mehrere hundert Millionen Volt beträgt. Schließlich überschreitet die Feldstärke eine kritische Schwelle von ungefähr 170.000 Volt pro Meter und ein gigantischer Kurzschluss kündigt sich an: der Blitz. Er kann sich innerhalb der Wolke oder zwischen Wolke und Boden entladen.

Blitze erreichen eine Stromstärke von mehreren 100 000 Ampere und eine Temperatur von bis zu
30 000 Grad.

Das akustische Resultat des Blitzes ist der Donner, der folgerndermaßend entsteht.
Im Blitzkanal wird die Luft schlagartig auf bis zu 30.000 °C erhitzt. Das den Blitzkanal schlauchförmig umhüllende Magnetfeld verhindert dabei die Ausdehnung der ionisierten und damit magnetisch beeinflussbaren Luftmoleküle. Die Folge ist ein extrem hoher Druck. Mit dem Ende des Leitblitzes und damit des Stroms bricht auch das Magnetfeld zusammen und die heiße Luft dehnt sich explosionsartig aus, wodurch der Knall des Donners hervorgerufen wird.

Da der Schall im Gegensatz zum Licht (ca. 300.000 km/s) nur eine Geschwindigkeit von 332 m/s (bei 0 °C) aufweist, kann man aus der Zeit zwischen dem Blitz und dem Donner die Entfernung des Blitzes berechnen (drei Sekunden entsprechen recht genau einem Kilometer). Das Grollen des Donners kommt durch Echo-Effekte, durch unterschiedliche Distanzen zum Blitzkanal und durch Dispersion (Abhängigkeit der Schallausbreitung von der Wellenlänge) zustande.

Der Blitz selbst erreicht etwa ein Zehntel bis ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit, wobei die für das Auge nicht wahrnehmbare Vorentladung (Leitblitz) nur mit einem Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit verläuft, also mit 300 Kilometer pro Sekunde. Blitzentladungen innerhalb der Wolke werden gewöhnlich von einem länger anhaltenden und weniger scharf polternden Geräusch begleitet. Dies hängt zum einen mit der gewöhnlich größeren Distanz zusammen, ist aber vor allem auf die verschiedene Orientierung und Struktur von Erdblitz und Wolkenblitz zurückzuführen.

Quelle: Wikipedia

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