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Luft

Gewitter – geladene Luft

Foto: Gewitter

Gewitterwolken mit Blitz und Donner entstehen dann, wenn innerhalb einer Wolke eine starke Aufwärtsströmung herrscht. Dabei können Aufwinde mit Geschwindigkeiten von knapp über 30 Metern pro Sekunde (entspricht über 100 Stundenkilometer) auftreten.

Ideale Voraussetzungen für solch starke Vertikalbewegungen der Luft gibt es in unseren Breiten vor allem im Sommer, wenn die Luftfeuchtigkeit hoch ist sowie der Boden und die bodennahe Luft stark aufgewärmt sind.

Bei diesen Bedingungen steigen feuchtwarme Luftmassen in Bereiche mit kalter Luft auf und die enthaltene Feuchtigkeit kondensiert zu kleinen Wassertröpfchen - eine Wolke entsteht. Bei der Bildung der Tröpfchen (beziehungsweise Eiskristalle) wird Wärme frei, die die Wolke noch weiter in die Höhe wachsen lässt.

Blitze - gewaltige Funkenentladungen

Foto: Blitz

Blitze entstehen durch Ladungsunterschiede innerhalb von Gewitterwolken. Die starke Aufwärtsströmung der Luft und die damit verbundene Reibung laden die Wassertropfen und Eiskristalle je nach Größe unterschiedlich elektrisch auf: Die größeren Teilchen werden negativ, die kleineren positiv.

Da die kleineren Partikel mit dem Luftstrom an das obere Ende der Wolke transportiert werden, entsteht eine Ladungsdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Bereich. Dadurch baut sich zwischen den beiden unterschiedlich geladenen Teilen der Wolke eine starke Spannung auf - genauso zwischen dem unteren, negativ geladenen Wolkenteil und der Erdoberfläche. Der Grund für den Spannungsaufbau: Ladungsungleichgewichte streben immer nach einem Ausgleich.

Erreicht diese Spannung (bis zu zehn Millionen Volt) einen kritischen Wert, die so genannte Durchbruchsfeldstärke, entlädt sich die Spannung in einem Blitz. Die Energie, die bei einer Entladung entsteht, wird auf einige Hundert Kilowattstunden geschätzt. Im Vergleich dazu: Der Strom-Durchschnittsverbrauch gerechnet pro Kopf beträgt in Deutschland pro Jahr knapp über 6.000 Kilowattstunden.

Blitze haben eine Stromstärke von 10.000 bis zu 30.000 Ampere und heizen damit die Luft auf bis zu 30.000 Grad Celsius auf. Diese enorme Erhitzung bei der Entladung eines Blitzes dehnt die Luft explosionsartig aus. Eine Druckwelle entsteht, die sich als Schall fortpflanzt: Donner ist als Folge zu hören.

 

Nicht alle Blitze sind sichtbar

Meist springen Blitze von Wolke zu Wolke und sind von der Erde aus kaum zu sehen. Entlädt sich eine Wolke in Richtung Erde, entstehen für das bloße Auge sichtbare Blitze, die sich mit einer Geschwindigkeit von 10.000 Kilometern pro Sekunde bewegen.

Blitze können wir übrigens deshalb wahrnehmen, weil bei den Gasmolekülen der Luft – angeregt durch die Blitzentladung – kurz ein Elektron aus der Atomhülle gestoßen wird. Kehrt es in seine alte Bahn zurück, wird die vorher aufgenommene Energie in Form von elektromagnetischen Wellen wieder abgegeben. Wenn diese Wellen im Bereich des sichtbaren Lichts liegen, so sehen wir diese Entladungen als Blitz.

 

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