Hochspannung!

Gewitter-Broschüre RZ final
28.10.2003
12:23 Uhr
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Deutscher Wetterdienst
Hochspannung!
Beim nächsten Gewitter
wissen Sie,
was da passiert!
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Unsere Welt ist voller Gewitter: Im
Jahresmittel ereignen sich stündlich
etwa 3000 Gewitter mit ca. 100.000
Blitzen
In Deutschland werden jährlich mehr als 2 Millionen Blitze registriert. Allein der 20. Juni 2003 brachte es auf knapp 200.000.
Wir wissen das relativ genau, weil wir seit 1995 über Messsysteme zur Gewittererfassung verfügen, welche die elektromagnetischen Signale (Atmospherics) über eine Entfernung
von 1500 km registrieren und orten.
Gewitter sind die Folge des Ausgleichs großer Spannungen
zwischen unterschiedlichen elektrischen Feldern in der Atmosphäre – oder zwischen Atmosphäre und Erdoberfläche. Blitze
sind die optischen Erkennungsmerkmale, Donner die akustischen. Meist erkennen wir heranziehende Gewitter an der
So baut sich ein Gewitter auf
Die zur Entstehung eines Gewitters erforderlichen gewaltigen
elektrischen Spannungen können nur in Wolkentürmen enormer Vertikalstreckung entstehen, den Cumulonimbus-Wolken.
Im oberen Teil dieser Wolke besteht meist eine positive Überschussladung, in der Mitte und unten tritt eine etwa gleich
große negative Ladung auf. Das positive Ladungszentrum
Die Sonne erhitzt
die unteren Luftschichten.
typischen Gewitterwolke, dem Cumulonimbus (Cb). Sie türmt
sich von etwa 800 m über Grund in bis zu 12 km Höhe und mehr,
oft von bedrohlich schwarz-blauer Farbe.
Der Wetterbeobachter meldet Gewitter, wenn er Blitz und
Donner, oder auch nur Donner, wahrnimmt. Weiter entfernte
Gewitter werden nur als Aufleuchten der Wolken wahrgenommen (Wetterleuchten), da die Schallwellen in der Atmosphäre
absorbiert werden und daher der Donner nur etwa 18 km weit
hörbar ist.
Die Intensität eines Gewitters richtet sich nach der Anzahl der
elektrischen Entladungen, der Blitze. Also einfach: wenige
Blitze – schwaches Gewitter, regelmäßige Blitze in Minutenabstand – mäßiges Gewitter, Blitze in unaufhörlicher Folge und
Donner, der nicht mehr einzelnen Blitzen zugeordnet werden
kann – schweres Gewitter.
liegt bei etwa –30°, das negative bei etwa –15°. Diese Temperaturunterschiede bewirken starke Auf- und Abwinde mit
Geschwindigkeiten bis zu 250 km/h. Die hierbei auftretenden
Zusammenstöße der Wassertröpfchen und Eisteilchen und
die andauernden Aggregatswechsel des Wassers zwischen
gasförmig, flüssig und fest spielen eine Hauptrolle beim
Elektrisierungsprozess und der Ladungstrennung.
Positiv und negativ geladene Tropfen
trennen sich. Die Wolke lädt sich auf.
Luft steigt auf und kühlt sich ab.
Es bilden sich Wolken.
Die schweren Eiskristalle fallen
als Hagel oder Regen zur Erde.
Die Spannung entlädt sich als Blitz.
So entstehen elektrische Spannungen
■ Unterkühlte Wassertropfen gefrieren von außen nach innen. Dabei ist die äußere Schicht, die Eiskruste, positiv, der innere,
flüssige Teil, negativ geladen. Beim Zusammenstoß werden positiv geladene Eisteilchen abgerissen und mit den Aufwinden
nach oben transportiert. Der größere, negativ geladene Rest bleibt in niedrigeren Höhen. Platzen Wassertropfen, dann sind die
größeren Teile negativ, die kleineren Teile positiv geladen. Die so aufgebaute elektrische Spannung zwischen positiv und negativ geladenen Teilchen kann enorme Werte erreichen. ■
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Jetzt wird’s spannend
Da die Luft ein guter Isolator ist (das Durchschlagspotenzial
liegt bei 30.000 Volt/cm), kommt es erst bei gewaltigen Spannungen zwischen zwei Polaritäten zu einem Spannungsausgleich, einem Blitz. Ist dieses Durchschlagspotenzial der Luft
erreicht bzw. überschritten, beginnt der Blitzvorgang mit einer
Vorentladung: Aus einzelnen, 10-50 m langen Stücken wird
ruckartig ein Blitzkanal von 12 mm Durchmesser geschlagen.
In ihm wird bei einem Erdblitz negative Ladung Richtung Erde
transportiert. Hat diese Vorentladung die Nähe der Erde erreicht, fließt ihr von der Erdoberfläche eine so genannte Fangladung entgegen. Über den mit ionisierter Luft gefüllten Blitzkanal gibt es dann einen Rückschlag, der positive Ladung in
die Wolke bringt. Die ionisierten Luftmoleküle im Blitzkanal
und im angrenzenden Bereich werden zum Leuchten angeregt.
Diese Vorgänge laufen in wenigen Millisekunden ab, sodass
unser Auge sie als einen einzigen Vorgang wahrnimmt.
Stromstärken bis zu
400.000 Ampère
Im Blitzkanal fließt im Normalfall ein Strom zwischen 20.000
und 60.000 Ampère, er kann aber auch Stromstärken bis
400.000 Ampère aufweisen. Mit der Folge, dass sich die Luft
im Blitzkanal innerhalb von Mikrosekunden auf ca. 30.000 °C
erhitzt und sich explosionsartig ausdehnt. Die so erzeugte
Schallwelle nehmen wir als Donner wahr, in unmittelbarer
Nähe des Blitzes als scharfen Knall, in größerer Entfernung
als dumpfes Grollen.
In den Tropen gibt es keine Blitzableiter
■ Erdblitze treten auf, solange die Wolkenuntergrenze unter 3000 m liegt. Da in den Tropen diese Untergrenze grundsätzlich
höher liegt, sind dort Erdblitze ausgeschlossen. Und wo keine Erdblitze möglich sind, braucht man auch keine Blitzableiter. ■
90% unserer Gewitter sind
Frontgewitter
Gewitter treten das ganze Jahr hindurch auf. Wir unterscheiden zwischen Wärme- und Frontgewittern. Bei Wärmegewittern entstehen die Gewitterwolken durch das Aufsteigen der
durch Sonneneinstrahlung überhitzten Luft.
Bei Frontgewittern schiebt sich kältere Luft aus einer Kaltfront aufgrund ihrer größeren Dichte unter die wärmere Luft.
Oder die warme, feuchte Luft wird durch Bodenhindernisse,
z.B. Berge oder Gebirgsketten, zum Aufsteigen gezwungen.
Diese Gewitter, meist im Vorfeld einer herannahenden Kaltfront, sind oft am intensivsten.
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Naturgewalt Gewitter
können Flächenbrände entstehen. Manchmal kommt es auch
zu Sturmböen bis zu Orkanstärke, Hagelschlag oder Starkregen mit zum Teil katastrophalen Folgen. Kein Wunder also,
dass viele Menschen panische Angst vor Gewittern plagt.
Durch vernünftiges Verhalten lässt sich jedoch zumindest die
Gefahr, vom Blitz getroffen zu werden, weitgehend ausschalten.
Von Gewittern können erhebliche Gefahren ausgehen, zunächst vom Blitzschlag selbst. Er sucht sich frei stehende,
hohe Objekte (Türme, Masten, Bäume), aber auch aufrecht
stehende Personen. Durch die hohe Temperatur im Blitzkanal
So sind Sie auf der sicheren Seite
■ Stellen Sie fest, wie weit das Gewitter von Ihnen entfernt ist: 3 Sekunden Zeitunterschied zwischen Blitz und Donner bedeuten 1 km Abstand. Wenn möglich, begeben Sie sich umgehend an einen sicheren Ort. Am sichersten sind Sie in einem geschlossenen Raum, im Auto oder in einem Haus. Im Haus sollten Sie Radio- und Fernsehgeräte vom Netz und der Antenne trennen
und Abstand zu Strom- und Wasserleitungen halten.
Befinden Sie sich auf freiem Feld,
machen Sie sich so klein wie möglich,
hocken Sie sich in eine Mulde und
halten Sie die Füße ganz dicht beieinander. Keinesfalls sollten Sie sich
unter Bäume stellen, da Sie dort bei
einem Blitzeinschlag in den Baum von
abstürzenden Ästen verletzt werden
können. Im Abstand von etwa 10
Metern vom Stamm sind Sie jedoch
relativ sicher. ■
Falsch!
Richtig!
Bei Gewitter
im Freien nicht
unter einen
Baum stellen.
Mindestens 10 m
von Bäumen entfernt so klein wie
möglich machen.
Besondere Phänomene
Im Vorfeld von Gewittern kann es zu hohen Feldstärken in der
Atmosphäre kommen. Dann nehmen die Ionen so viel Energie
auf, dass sie die Luftmoleküle ionisieren, was an den Spitzen
von Masten, Kirchtürmen und Schiffsmasten zu Koronarentladungen führen kann (das so genannte Elmsfeuer).
Sehr selten sind Kugel- und Perlschnurblitze zu beobachten.
Perlschnurblitze leuchten nicht gleichmäßig in voller Länge,
Deutscher Wetterdienst
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Frankfurter Straße 135, 63067 Offenbach
Telefon: +49 (0) 69/80 62-0, Telefax: +49 (0) 69/80 62-44 84
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sondern zerfallen in zahlreiche, perlenartige Leuchtpunkte.
Manchmal gehen hiervon auch noch Schweife aus. Wissenschaftler vermuten einen Zusammenhang mit starkem Regen.
Kugelblitze sind rund 20 cm große, in verschiedenen Farben
glühende Luftkugeln eines elektrisierten Gemisches ionisierter Gase, die meist nach 3 bis 5 Sekunden explodieren.
Beide Phänomene sind recht selten und geben den Experten
nach wie vor Rätsel auf.