Blitze - Ein schönes aber auch gefährliches Naturphänomen

Blitze sind luftelektrische Entladungen, die zusammen mit dem Donner das sogenannte Gewitter bilden. Gewitter entstehen bei uns vor allem im Sommer.

Durch die starke Sonneneinstrahlung können sich die bodennahen Luftschichten erwärmen. Die wärmere und daher auch leichtere Luft steigt in der Folge auf und kühlt sich dabei ab. Ab einer bestimmten Temperatur kann die Luft die in ihr enthaltene Feuchte nicht mehr halten (Sättigung, siehe auch Thema des Tages vom Freitag, den 11.04.14), sodass der Wasserdampf in der Luft kondensiert. Es bilden sich Quellwolken, die schließlich unter bestimmten meteorologischen Voraussetzungen zu einem Cumulonimbus (Cb, Gewitterwolke) anwachsen können. In der Gewitterwolke herrschen starke Aufwinde, die verhindern, dass kleinere Regentropfen aus der Wolke nach unten fallen. Erst wenn die Tropfen groß und somit schwer genug sind, können sie den Weg in Richtung Boden antreten.

Durch die Aufwinde und die ungleiche Verteilung von Eis und Wasser in
der Wolke sowie weitere Prozesse entstehen Räume mit
unterschiedlichen Ladungen. Der obere Teil des Cumulusnimbus ist
normalerweise positiv geladen und der untere negativ.

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Der Blitz ist dann das Werkzeug um die entstehenden Spannungen von
einigen zehn Millionen Volt abzubauen. In 90% der Fälle beginnen sich
negative aus dem unteren Teil der Wolke, in Form des sogenannten
Leitblitzes, auf die Erdoberfläche zu zubewegen. Dieser Leitblitz
bewegt sich dabei etwa mit einer Geschwindigkeit von 1/20 der
Lichtgeschwindigkeit und hinterlässt einen dünnen kaum sichtbaren
Kanal, der typische Verästelungen aufweist.

Bei Annäherung der negativen Teilchen des Leitblitzes an die Erde
erhöht sich die Konzentration positiver Ladungsträger an der
Erdoberfläche. Wenn schließlich die lokale Feldstärke (Stärke und
Richtung eines elektrischen Feldes) einen kritischen Wert
überschreitet, kommen dem Leitblitz vom Erdboden aus positive
Ladungen (Fangentladung) entgegen. Diese gehen dabei meist von
erhöhten Punkten wie Hausdächern oder Bäumen aus. Treffen nun die
unterschiedlichen Ladungen aufeinander, kommt es zum elektrischen
Überschlag, bei dem der Blitzkanal geschlossen wird. Nachfolgend
bewegen sich die Ladungsträger (positiven und negativ) entlang des
Blitzkanals zur Wolke. Der Blitzkanal weist dabei maximal einen
Durchmesser von 12 mm auf.

Durch den Stromfluss heizt sich der Kanal sehr stark auf und erreicht
Temperaturen von bis zu 3000 Grad. Die sehr schnell und stark
erhitzte Luft dehnt sich explosionsartig aus, wodurch eine
Schockwelle entsteht, die die Beobachter dann als Donner wahrnehmen.
Im Durchschnitt bilden vier bis fünf Hauptentladungen einen Blitz,
der etwa 30 µs (0,00003 s) andauert.

Durch die Zufuhr sehr warmer Luft aus dem Mittelmeerraum oder gar aus
Nordafrika sowie zahlreiche Strahlungstage (nahezu ganztags
Sonnenschein) konnten sich schon Ende März bzw. Anfang April stärkere
Gewitter entwickeln. Dabei fielen für die Jahreszeit ungewöhnlich
hohe Regenmengen von bis zu 25 Liter Regen pro Quadratmeter in kurzer
Zeit. Zudem verursachten Blitze schon Schäden an Gebäuden und Bäumen.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 12.04.2014

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