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Thema: „Jetzt schlägt’s 13! Warum es unsere Welt ohne Blitze nicht gäbe…“
Seit Menschengedenken spielen Blitze eine besondere Rolle im Naturgeschehen. In der Bibel werden Blitz und Donner zum Beispiel für den Zorn Gottes verwendet. In der griechischen Antike waren die Blitze dem Zeus zugeordnet, der sie schleuderte. Die Germanen deuteten den Blitz als sichtbares Zeichen dafür, dass Thor (Donar) seinen Hammer zur Erde geschleudert hatte.
Weltweit ereignen sich rund um die Uhr ständig 2000 bis 3000 Gewitter, was auf der gesamten Erde täglich 10 bis 30 Millionen Blitze ergibt. Das sind über 100 Blitze in jeder Sekunde. Doch nur 10 % aller Blitze schlagen in den Boden ein. In Deutschland gab es zum Beispiel im Jahr mit dem Jahrhundertsommer 2003 über 2 Millionen Blitze.
Grafik über die globalen Blitzeinschläge pro Quadratkilometer
Quelle: www.nasa.gov
Die Blitzhäufigkeit hängt sehr stark von der Jahreszeit ab. Im Juli und August kommt es zu vielen Blitzschlägen, im Januar gibt es fast keine. Zudem gibt es in Großstädten mehr Blitze, was vermutlich mit der Luftverschmutzung und der Lufttemperatur zusammen hängt. Am häufigsten blitzt es in Deutschland im Schwarzwald, dicht gefolgt von der Rhein-Main-Gegend und dem Rhein-Neckar-Dreieck, in Österreich und Italien an den Südlichen Kalkalpen.
Quelle: www.sturmwetter.de
Grundvoraussetzung für die Entstehung von elektrischer Ladung sind kräftige Aufwinde innerhalb einer nach oben wachsenden Haufenwolke (Cumulus), die bis zu 150 km/h erreichen können. Und da müssen wir etwas in die Physik eintauchen: In der Wolke kondensiert zunächst Wasserdampf zu kleinen aber ständig wachsenden Wassertröpfchen. Ist die Cumuluswolke hoch genug. Reicht sie in kältere Luftschichten deutlich unterhalb der Nullgradgrenze, gefrieren die Niederschlagspartikel zu Eispartikeln und wachsen weiter an. Mit der Zeit werden die Graupelteilchen schwer genug, dass sie entgegen der Aufwinde zum Erdboden fallen.
In diesem Stadium kollidieren kleinere, noch leichte Eiskristalle mit dem Graupelteilchen und geben dabei so genannte Elektronen an die Graupelteilchen ab. Diese nehmen eine negative Ladung an und sinken so geladen weiter in den unteren Teil der Wolke. Die leichten, jetzt positiv geladenen Eiskristalle werden von den Aufwinden weiter nach oben getragen. Dadurch kommt es zu einer Ladungstrennung und es entstehen beachtliche Raumladungen. Die Stärke der Raumladungen ist dabei direkt abhängig vom Eisgehalt der Wolke.
Ein Blitz ist letzten Endes ein Potentialausgleich innerhalb der Wolke (Wolkenblitz) oder zwischen dem Erdboden und dem unteren Teil der Wolke (Erdblitz). Für Blitze zwischen der Wolke und der Erde muss der Potentialunterschied (die Spannung) einige 10 Millionen Volt betragen. In Luft kommt es erst zu einer elektrischen Funkenentladung bei einer gigantischen elektrischen Feldstärke von ca. 3 Millionen Volt pro Meter. Man geht heute davon aus, dass die Luft zuerst durch Ionisation leitfähig gemacht werden muss, damit es zu einer Blitzentladung kommen kann. Das ist der Vorgang, bei dem aus einem Atom oder Molekül ein oder mehrere Elektronen entfernt werden, so dass das Atom oder Molekül als positiv geladenes Ion zurückbleibt.
Im Durchschnitt bilden vier bis fünf Hauptentladungen einen Blitz. Die Vorentladungen benötigen zusammengenommen etwa 0,01 Sekunden, die Hauptentladung dauert nur 0,00003 s. Nach einer Erholungspause zwischen 0,03 s und 0,05 s erfolgt eine neue Entladung. Es wurden schon bis zu 42 aufeinander folgende Entladungen beobachtet. Dadurch kommt das Flackern eines Blitzes zustande.
Quelle: www.meteoros.de
Die Stromstärke einer Hauptentladung beträgt im Durchschnitt etwa 20.000 Ampere. Zum Vergleich: eine 100-Watt-Glühbirne hat einen Betriebsstrom von 0,452 Ampere! 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/sek) nur eine Geschwindigkeit von 332 m/sek (bei 0 °C) aufweist, kann man aus der Zeit zwischen dem Blitz und dem Donner die Entfernung des Blitzes berechnen: Drei Sekunden (gezählt: 21, 22, 23…) entsprechen recht genau einem Kilometer.
Blitzarten gibt es allerlei, wie den Linien-, Flächen- oder Perlschnurblitz sowie den sagenumwobenen „Kugelblitz“. Blitzzucken in der Ferne ohne hörbaren Donner bezeichnet man bekanntermaßen als Wetterleuchten. Aber auch „Elmsfeuer“, also Vorentladungen an hohen Gegenständen wie Antennen- und Schiffsmasten, Flugzeugen beim Fliegen in Gewitternähe oder einer mit Aschepartikeln durchtränkten Luftschicht oder Gipfelkreuzen, werden zu den Blitzen gezählt.
Abb. von Stich aus dem 19. Jahrhundert über die Erscheinung eines Kugelblitzes
Tödlicher Blitzschlag ist in Deutschland mittlerweile selten geworden; die durchschnittlich drei bis sieben Todesopfer pro Jahr ließen sich durch weitere Vorsichtsmaßnahmen noch weiter reduzieren. Im 19. Jahrhundert wurden in Deutschland aber noch an die 300 Personen jährlich vom Blitz getötet. Das lag daran, dass wesentlich mehr Menschen auf freiem Feld arbeiteten und sich nicht in geschützte Objekte wie Autos, Traktoren oder Mähdrescher zurückziehen konnten.
Rein klimastatistisch zeichnet sich zum Beispiel für den zentraleuropäischen Raum ab, dass durch die globale Erwärmung die Neigung zu Gewittern und damit zu Blitzaktivitäten zunimmt.
Grafik über die Anzahl der Blitze/km² für Österreich mit Bundesländern von 1991 bis 2010
Quelle: www.aldis.at
Noch zum Thema Blitzschutz - in vielen deutschen Landesbauverordnungen steht: „Bauliche Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart oder Nutzung Blitzschlag leicht eintreten oder zu schweren Folgen führen kann, sind mit dauernd wirksamen Blitzschutzanlagen zu versehen.“ Der Gesetzgeber schreibt damit für jedes Bauvorhaben eine Einzelfallprüfung vor. Es ist zu prüfen, ob Blitzschlag leicht eintreten (zum Beispiel anhand der Lage und Ausdehnung des Gebäudes) oder zu schweren Folgen (zum Beispiel Personenschaden) führen kann.
Um besser einschätzen zu können, ob und wo es in Ihrer Region zu Gewittern kommt, schauen Sie am besten regelmäßig auf unsere Seite www.mr-wetter.de!
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