Gewitter
Gewitter bilden sich auf unterschiedliche Weise. Meteorologisch unterscheidet
man Luftmassengewitter und Frontgewitter.
Luftmassengewitter
Die bekannte „Gewitterschwüle“ ist der typische Vorbote
eines Luftmassengewitters. Bei dieser auch „Wärmegewitter“
genannten Gewitterart steigt aus überhitzten bodennahen Luftschichten
feuchtwarme Luft in kältere Luftschichten auf. Dabei kühlt sie
ab, wodurch die Feuchtigkeit in der Luft kondensiert. Es bilden sich kleine
Wassertröpfchen und schließlich Cumulonimbus-Wolken, auch Sturmwolken
genannt. Es sind die größten Wolken, die man überhaupt
beobachten kann. Sie türmen sich mehr und mehr auf und reichen vielfach
bis an die Obergrenze der Troposphäre in rund neun Kilometern Höhe.
Mit beginnender Eisbildung im oberen Teil der Wolke verliert sie die Cumulonimbusform,
und der typische Gewitteramboss erscheint. Sein Fuß besteht meist
aus schwarzen dichten Wolken. Darüber wölbt sich ein Wolkenkörper
aus gleißend hellen und schattigen Bereichen.
In einer Gewitterwolke steigen und fallen Winde mit großer Geschwindigkeit.
In kräftigen Gewitterwolken wurden bereits Aufwinde mit Geschwindigkeiten
von knapp über 100 Kilometer pro Stunde gemessen. Durch die Reibungsenergie
wird eine gewaltige elektrische Ladung aufgebaut, die sich als Blitz entlädt.
Die Luft, die durch einen solchen Kurzschluss stark erhitzt wird, dehnt
sich mit ungeheurer Geschwindigkeit aus und erzeugt so den begleitenden
Donner.
Die erwähnten starken Auf- und Abwinde können im oberen Teil
einer Gewitterwolke größere Eispartikel wiederholt nach oben
in kältere Bereiche schleudern. So wachsen sie immer stärker
an und können sich zu schweren Hagelkörnern entwickeln.
Gewittervorboten
Die am frühen Morgen erscheinenden Altocumulus-Castellanus-Wolken
sind sichere Gewittervorboten. Dies sind türmchenförmige Auswüchse
aus einer mittelhohen Haufenwolke in einer Höhe von etwa 2.000 bis
zu 7.000 Metern. Auch Altocumulus-Flockus-Wolken gelten als Gewittervorboten.
Sie sehen flockig aus und erscheinen in 2.000 Metern Höhe etwa acht
Stunden vor einem Gewitter.
Frontgewitter
Diese sehr häufig auftretende Gewitterform wird durch großräumige
Luftverschiebungen verursacht. Frontgewitter treten an der Grenze zwischen
feuchter Warmluft und heranrückender kühler Luft auf. Sie leiten
die Zufuhr einer anderen Luftmasse und damit einen Wetterwechsel ein.
Derartige Gewitter können mit Geschwindigkeiten von über 50
Kilometern pro Stunde über weite Gebiete hinweg ziehen. Oft kommt
es dabei auch zu Hagelschauern.
Blitz
Als Blitz bezeichnet man den Ausgleich elektrischer Spannungen zwischen
einer Wolke und der Erdoberfläche, zwischen zwei Wolken oder innerhalb
einer Wolke.
Blitze können als helles Licht auftreten, das für einen Moment
den gesamten Himmel weiß erscheinen lässt, oder auch wurzelförmig,
verzweigt und sich in mehrere Richtungen ausbreitend.
Früher glaubten die Menschen, Blitz und seien die Waffen von Göttern
und untrügliche Zeichen ihres Zorns. Heute kann man sich ihr Entstehen
anders erklären. EntstehungDie Wassertröpfchen in einer werden
durch starke Auf- und Abwinde durcheinander gewirbelt. Dabei prallen die
Teilchen zusammen und werden elektrisch aufgeladen. Die kleinen und leichteren,
meist positiv geladenen Teilchen sammeln sich im oberen Teil der Wolke
an, die schweren negativ geladenen Partikel im unteren Teil. Innerhalb
der Wolke und als Folge auch zwischen Wolke und Erde baut sich ein Spannungsfeld
von einigen hundert Millionen Volt auf. Ist der Spannungsunterschied groß
genug (etwa 30 Kilovolt pro Zentimeter), kommt es zu einer plötzlichen
Entladung in Form von Blitzen. Die Riesenfunken haben lediglich einen
Durchmesser von 12 Millimetern, es fließt jedoch ein 20.000 bis
400.000 Ampère starker Strom. Die umgebende Luft wird bis auf 30.000
Grad Celsius erhitzt und dehnt sich in wenigen Millisekunden aus.
Blitzarten
Wandern Gewitterfunken innerhalb einer Wolke oder zwischen Wolken hin
und her, spricht man von einem Wolkenblitz. Liegt die Wolkenuntergrenze
nicht höher als 3.000 Meter über der Erde, dann entlädt
sich der Blitz auf kürzestem Weg zur Erde. Eine solche Entladung
nennt man Erdblitz. Zudem gibt es so genannte „Luftentladungen“
von Wolken in den freien Raum.
Auf seiner Bahn zur Erde umgeht ein Blitz die größten Widerstände
innerhalb der Luft. Deshalb erreicht er in einer Zackenlinie und nicht
geradlinig die Erde.
Die Blitze, die man am häufigsten beobachten kann, sind der Flächen-
und der Linienblitz. Sehr selten zu sehen ist ein Kugelblitz. Diese, meist
in Bodennähe sichtbare, in allen Farben des Spektrums leuchtende
Erscheinung besitzt eine kugel- oder birnenförmige Gestalt von bis
zu 20 Zentimetern Durchmesser.
Auftreten
Blitze können während eines Gewitters mehrmals an ein und demselben
Ort einschlagen. Besonders allein stehende Bäume, aber auch hohe
Gebäude sind gefährdet. Das Empire State Building in New York
mit einer Höhe von 448 Metern wird zum Beispiel innerhalb eines Jahres
durchschnittlich 23 Mal vom Blitz getroffen.
Weltweit gibt es täglich etwa 45.000 Blitze.
Schutz vor Blitzen
Um Blitze unschädlich abzuleiten, installiert man „Blitzableiter“,
gut geerdete Leiter, meist auf Dächern und Freileitungen. Die Wirkung
einer solchen zugespitzten Metallstange - 1752 von Benjamin Franklin eingeführt
- liegt darin, dass der Blitz immer den kürzesten und am besten leitenden
Weg zur Erde sucht.
Auch ein „Faradayscher Käfig“, ein Raum, der an allen
Seiten von leitfähigem Metall umgeben ist, bietet Schutz vor Blitzen,
da der Strom durch das Metall um das Innere herumgeleitet wird. Die Erfindung
geht auf den englischen Physiker und Chemiker Michael Faraday (1791-1867)
zurück.
|