Blitze erklären (zu) leicht gemacht

Als Abonnent der Wiener Wochenzeitung FALTER lese ich immer wieder gerne und kritisch die Rubrik 7 Sachen, in der Ausgabe 31/15 (erschienen am 29. Juli 2015 in der Print-Ausgabe) wird auf Seite 33 über 7 Sachen geschrieben, „die Sie über BLITZE eventuell nicht wussten“.

Nr.2 dreht sich um die Frage, wie Blitze entstehen:

Durch starke Winde entsteht in Gewitterwolken Reibung. Deshalb bilden sich zwei entgegengesetzte Pole, die sich immer stärker aufladen. Wird die Spannung zu groß, blitzt es.

Hier fehlt ein entscheidendes Element, nämlich: Was wird aufgeladen?

Die Luft? Regentropfen? Der Erdboden? Wolkentröpfchen?

Zutreffend bemerkt handelt es sich – na no na net – um Gewitterwolken, also Cumulonimbuswolken, die vertikal so mächtig sind, dass überhaupt eine Ladungstrennung stattfinden kann.

In einer späteren Gewitterwolke steigt warme Luft nach oben, kühlt sich ab, kondensiert und bildet Regentropfen bzw. Wassertröpfchen. Sind die Aufwinde stark genug, dann gelangt feuchte Luft bis in große Höhen und bildet Eiskristalle. Hält der Nachschub an Wassertröpfchen an, dann lagern sich diese an den Eiskristallen an und verklumpen diese: Es bildet sich Graupel. Wenn die Graupelkörner zu groß bzw. zu schwer für den Aufwind werden, fallen sie nach unten. Dabei reiben sie sich gegen kleinere, positiv geladene Eiskristalle und werden negativ aufgeladen (Ladungstrennung), aber nur wenn die Umgebungstemperatur zwischen -10°C und -20°C liegt. Bei wärmerer Luft (d.h. in tieferen Schichten) werden die Graupelkörner positiv aufgeladen.

Die Ladungstrennung (Spannung) entsteht, weil sich im mittleren Teil der Gewitterwolke ein negativ geladener Bereich entwickelt, und die leichteren Eiskristalle an der Wolkenoberseite eine positive Ladung erzeugen.

Im Anfangsstadium des Gewitters entlädt sich die Spannung zwischen der Schicht mit der größten negativen Ladung und der positiven Zone weiter oben. Im Reife- und Auflösungsstadium findet der Ladungsausgleich zwischen negativer Ladung in der Wolke und positiv geladenem Erdboden statt.

Quellen:

http://www.metoffice.gov.uk/learning/learn-about-the-weather/thunder-and-lightning

Robert Houze Jr., Cloud dynamics, 1993, Academic Press, Kapitel 8.1. Small Cumulonimbus Clouds, S. 271-273

Ein wenig seltener, aber oftmals charakteristisch für das Ende des Gewitters treten die gefürchteten positiven Blitze auf, wenn der Boden nach dem Regen negativ(er) geladen ist, aber von der positiv geladenen Wolkenoberseite ein Blitz einen weiten Weg zum Erdboden zurückgelegt. Entsprechend wird eine besonders große Ladungsdifferenz erreicht und besonders stromstarke Blitze. Diese sind in der Lage, Zerstörungen an Gebäuden, an der Vegetation anzurichten, und können sogar ganze Felsblöcke heraussprengen.

Entsprechend ist die Chance, einen positiven Blitz zu überleben noch geringer als einen negativen Blitz:

Am 8. August 2011 wurde ein deutsches Paar bei einem heftigen Gewitter in Südtirol im Bereich der Wilden Kreuzspitze vom Blitz getötet. Durch die Wucht des Einschlags wurden sie 20 m in die Tiefe geschleudert, es riss dabei auch einen Felsblock heraus. Einem Wanderer wurde sogar der Arm abgerissen.

Zudem schlagen positive Blitze mitunter schon deutlich vom Niederschlagsbereich entfernt ein, manchmal kann es sogar der sprichwörtliche „Blitz aus heiterem Himmel“ sein, 10-20 km vom eigentlichen Gewitter entfernt! In den USA ist die Hälfte der Todesopfer auf einen Einschlag nach Abzug des Gewitters zurückzuführen.

Zurück zur obigen knappen Erklärung im FALTER: Hier sind nicht starke Horizontalwinde gemeint, denn Blitze gibt es auch bei ortsfesten Gewitterwolken, sondern starke Vertikalwinde. Bevor hier aber etwas aneinander reiben kann, müssen erst unterkühlte Wassertröpfchen an den Eiskristallen festfrieren, der entstehende Graupel zu Boden fallen, und sich DANN dabei an den verbleibenden Eiskristallen reiben. Strenggenommen ist also die Schwerkraft für die Reibung verantwortlich, und nicht der Wind.

Und Nr. 4?

Ist man im Freien, sollte man versuchen, nicht der höchste Punkt des Geländes zu sein. Der Blitz schlägt immer in den höchsten Gegenstand der Umgebung ein. Schon in die Hocke gehen, kann da helfen.

Zwar schlägt der Blitz in der Mehrzahl der Fälle in exponierte Stellen oder Objekte ein, weil diese die Distanz zwischen Wolke und Boden verringern, doch trifft dies nicht immer zu. Dazu gibt es auf einer amerikanischen Stormchaser-Seite ein paar nette Beispiele, wo ersichtlich wird, dass Blitze keineswegs nur in den höchsten Punkt einschlagen.

Der Grund dafür ist, dass der absteigende Blitz bis knapp vor dem Einschlag (rund 15-30 m oberhalb) „blind“ für die Objekte ist. Es ist also keineswegs so, dass der Blitz weiß, wo sich die exponierten Stellen befinden. Deswegen sollte man sich nicht automatisch in Sicherheit wähnen, wenn sich in der Umgebung höhere Objekte oder Geländepunkte befinden!

In die Hocke gehen klingt sinnvoll, wenn man sich auf einer Wiese befindet. Bestenfalls handelt es sich um eine Mulde oder einen Graben. Dabei sollte man aber mindestens zwei Dinge beachten:

  • 1. Beine eng beisammen, um die Schrittspannung zu reduzieren!
  • 2. Möglichst keinen wassergefüllten Graben bzw. eine Lacke aufsuchen. Denn bei einem entsprechenden Einschlag leitet das Wasser den Strom dann durch den Körper, und bei einem direkten Treffer wird man zum Blitzableiter.

Weitere Verhaltensregeln 

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