Naturphänomene: Blitze und Gewitter
Blitz und Donner sind die prägnantesten Manifestationen eines Gewitters. Viele Menschen fürchten sich vor einem Gewitter und das nicht ganz zu unrecht: die Wahrscheinlichkeit innerhalb eines Jahres vom Blitz getroffen zu werden, ist 6 mal höher als den Jackpot im Lotto zu knacken, wenn man nur einen Tippschein abgibt. Die Wahrscheinlichkeit hierfür wird mit 1: 14.000.000 angegeben. Täglich gibt es auf der Erde ungefähr 2000 Gewitter mit 9 Millionen Blitzen. Jährlich werden in Deutschland ca. 18 Menschen vom Blitz getroffen. Von ihnen sterben 6 durch den Blitzschlag.
Die Entstehung von Blitz und Donner
Als erstes erscheint der Blitz. Bei der hellen Leuchterscheinung handelt es sich um eine elektrische Entladung mit der gigantischen Stromstärke von 20.000 Ampere. Es fließt also ein extrem starker Strom, der die Luft zum Leuchten bringt. Entlang seines Weges erhitzt der Blitz die Luft schlagartig auf 30.000 Grad Celsius. Die Luft dehnt sich explosionsartig aus, was eine Druckwelle erzeugt, die wir als lauten Knall hören können. Der Knall bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 343 m/s (Schallgeschwindigkeit). Indem man die Sekunden zählt, kann man die Entfernung zum Blitz ausrechnen. Der Blitz selbst dauert nur einen Sekundenbruchteil.
Genaugenommen setzt sich ein Blitz aus einer Serie Vorblitzen und 4-5 (manchmal mehr) Hauptblitzen zusammen. Die Vorblitze bereiten den Weg für die Hauptblitze vor. Sie erzeugen einen Blitzkanal aus ionisierter Luft (Plasma), durch den die Hauptblitze zischen. Durch den starken elektrischen Strom der Blitze wird ein Magnetfeld erzeugt, dass die extrem heiße Luft einschließt. Endet der Blitz, dann kollabiert das Magnetfeld und das Plasma breitet sich explosionsartig aus, der Donner entsteht.
Aber warum bilden sich überhaupt Blitze? Die meisten Gewitter entstehen in einem bestimmten Wolkentyp, den man Kumulonimbus nennt. Sie haben oft die Form eines Amboss, da sie mit ihrer Oberseite in 13 km Höhe die Stratosphäre erreichen und durch die dortige Inversionsschicht abgeplattet werden. Die Wolkenbasis liegt meistens in einer Höhe von 500 Metern. Dass lässt erahnen, wie mächtig die Gewitterwolken werden können. Viele haben einen Durchmesser von 10 km.
Was passiert in den Wolken?
Eine Voraussetzung für die Entstehung von Blitzen ist die elektrische Ladungstrennung. Das geschieht durch kräftige Aufwinde innerhalb der Wolke. In der Wolke kondensieren Wassertröpfchen. Dieser Prozess setzt Wärme frei, wodurch die Lufttemperatur in der Wolke steigt. Das erzeugt weiteren Auftrieb in der Wolke. In einigen Kilometern Höhe gefrieren die Wassertröpfchen und es entstehen Eiskristalle. Einige Kristalle wachsen zu schweren Graupeln heran und fallen entgegen der Aufwärtsbewegung der Eiskristalle nach unten. Dabei stoßen die fallenden Graupeln mit den aufstrebenden Eiskristallen zusammen und durch die Reibung geben die Eiskristalle Elektronen an die Graupeln ab. Die Graupeln sind nun negativ geladen, die Eiskristalle im oberen Bereich der Wolke positiv. Die Ladungen sind getrennt und es entstehen beachtliche Raumladungen, die irgendwann ausgeglichen werden. Der untere Teil der Wolke ist negativ geladen und durch
Influenz entsteht eine positive Ladung des Erdbodens. Damit nun Blitze entstehen muss ein elektrischer Potentialunterschied von mehreren 10 Millionen Volt vorliegen. Die Blitze können sich zwischen den Wolken entladen, oder zwischen den Wolken und dem Erdboden. Man spricht dann von Wolkenblitzen (Positivblitze) und negativen Erdblitzen. Die Wolkenblitze können über 10 km lang werden, die Erdblitze erreichen Längen bis zu 3 km.
Vorkommen von Gewittern
Die meisten Blitze und Gewitter entstehen in den Tropen, da hier ein höheres latentes Wärmepotenzial besteht. Tropische Gewitter sind oft um einiges stärker als Gewitter in den gemäßigten Zonen.
Einer neuen Studie zu Folge ist die Atmosphäre über Zentralafrika mit mehr als 50 Blitzen pro Quadratkilometer und Jahr die Region mit den meisten Blitzvorkommen. Vor der neuen Studie galt die australische Stadt Darwin als der Ort mit dem höchsten Blitzaufkommen. Darwin ist auf jeden Fall ein beliebtes Ziel für Gewitterbeobachter und Stormchaser. Deutschland kommt gerade einmal auf ca. 10 Blitze pro Jahr und Quadratkilometer.
Verhalten bei Gewittern
Schlagen die Blitze in den Boden ein, bzw. in Gegenständen, oder Lebewesen, entfalten die Blitze ein großes zerstörerisches Potenzial. Wird ein Baum vom Blitz getroffen, verdampft das Wasser in den Zellen explosionsartig und es entstehen gefährliche Holzsplitter, die wie Geschosse durch die Luft fliegen. Darum meidet man tunlichst Bäume während eines Gewitters.
Blitze schlagen bevorzugt in der höchsten Stelle der Umgebung ein, darum nicht nur Bäume, sondern auch Hügel, oder Berge meiden. Bei einem Gewitter in den Bergen nicht unbedingt auf dem Gipfel verweilen, sondern in einer Mulde, oder im Tal Schutz suchen.
Wird ein Lebewesen von einem Blitz getroffen, stirbt es in 30 - 40% der Fälle. Überlebende müssen mit schweren Verbrennungen rechnen. Nicht nur der direkte Treffer ist tödlich. Fährt der Blitz in den Boden, so wirkt er in 1-2 Metern Entfernung oft tödlich. Bis zu 10 m Entfernung wirkt er sich noch negativ auf den Körper aus. Häufiger Todesgrund ist Herzversagen.
Die besten Überlebenschancen hat man, wenn man sich auf freiem Feld auf den Boden kauert, die Füße möglichst dicht nebeneinander auf dem Boden stehend. Man sollte sich auch aller Metallgegenstände etc. entledigen, also weder einen Regenschirm, noch einen Wanderstock in der Hand halten.Am Sichersten ist man in einem Gebäude, am besten aus Stahlbeton, oder im Auto. Aber nur, wenn man keine Metallteile anfasst. Das Auto gleicht einem
Faradayschen Käfig und der Strom fließt um einen herum ab.