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Thema des Tages
Es liegt Spannung in der Luft
Früher schrieb man Blitz und Donner dem Zorn der Götter zu, heute
werden die Gründe für das Naturschauspiel in der Physik gesucht und
gefunden: Zunächst einmal muss sich eine Gewitterwolke (Cumulonimbus)
bilden, in der starke Aufwinde kleine Eisteilchen nach ganz oben
tragen. Wenn diese auf ihrem Weg mit großen, nicht gefrorenen
Wassertröpfchen zusammenstoßen, findet eine Trennung der elektrischen
Ladung statt: Die schwereren Wassertröpfchen sind anschließend
negativ geladen, die kleinen Eisteilchen positiv. Dadurch befindet
sich in der Gewitterwolke positive Ladung im oberen Teil, während die
untere Hälfte negativ geladen ist - ähnlich wie bei einer Batterie
(siehe Grafik A). Die durch diese Ladungstrennung verursachten
Spannungen innerhalb der Wolke können mehrere Millionen Volt betragen
- Donnerwetter!
Da die Natur stets versucht, ein Gleichgewicht herzustellen, muss
dieser Ladungsunterschied ausgeglichen werden: Dies geschieht durch
Blitze. Es gibt Blitze innerhalb der Wolke und Blitze zwischen Wolke
und Boden. Letztere beginnen mit einem sogenannten "Leitblitz", der
sich mit starken Verästelungen von Wolke Richtung Erde ausbreitet
(Bild B). Nähert sich dieser negativ geladene Leitblitz dem Erdboden,
so steigt an den Spitzen von exponierten Objekten (z.B. von
Kirchtürmen oder Bäumen) die positive Ladung, bis ein bestimmter Wert
überschritten wird. Dann starten von den Spitzen dieser Objekte
Fangentladungen, die dem Leitblitz entgegenwachsen (Bild C).
Wo nun der Blitz am Boden einschlägt, hängt von der Fangentladung ab,
die als erstes mit dem Leitblitz zusammentrifft. Erst nach diesem
Zusammentreffen beginnt die Hauptentladung, die wir optisch
wahrnehmen. Diese startet übrigens am Einschlagspunkt und pflanzt
sich Richtung Wolke fort, also von unten nach oben, was vielen nicht
bewusst ist (Bild D). So wird negative Ladung Richtung Boden geführt
und der Ladungsunterschied ausgeglichen.
Und wie entsteht der Donner, der viele Menschen zusammenzucken und
erschrecken lässt? Das ist etwas schneller erklärt, als der Blitz:
Der Blitz erwärmt die Luft auf bis zu 30.000 °C, wodurch sie sich
rasend schnell ausdehnt. Sie überschreitet die Schallgeschwindigkeit
und durchbricht mit einem Knall die sogenannte Schallmauer - es
donnert! Blitz und Donner finden also quasi zur selben Zeit statt.
Das Licht des Blitzes bewegt sich aber rasant mit
Lichtgeschwindigkeit (300.000 Kilometer pro Sekunde), während der
Klang des Donners sich recht "langsam" mit der Schallgeschwindigkeit
(ca. 340 Meter pro Sekunde) fortbewegt. Deshalb sieht man den Blitz
meist viel eher, als dass man den Donner hört.
Wenn man die Sekunden zwischen Blitz und Donner zählt und diese durch
drei teilt, erhält man also eine ungefähre Kilometerangabe, wie weit
das Gewitter noch weg ist. Beträgt der Abstand beispielsweise drei
Sekunden, ist das Gewitter ca. einen Kilometer entfernt.
Nach einem turbulenten Wochenende werden heute, vor allem aber in den
nächsten Tagen, wieder viele Blitze am Himmel zu sehen sein. Es
bleibt zu hoffen, dass sie und die begleitenden Starkregenfälle keine
allzu großen Schäden anrichten werden...
Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.05.2016
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst
Diesen Artikel und das Archiv der "Themen des Tages"
finden Sie unter www.dwd.de/tagesthema
Weitere interessante Themen zu Wetter und Klima finden
Sie auch im DWD-Wetterlexikon unter: www.dwd.de/lexikon
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Mit freundlichen Grüßen
Ihre Pressestelle des DWD
Telefon: 069 8062 4501
Fax: 069 8062 4509
E-Mail: pressestelle@dwd.de
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Es liegt Spannung in der Luft
Früher schrieb man Blitz und Donner dem Zorn der Götter zu, heute
werden die Gründe für das Naturschauspiel in der Physik gesucht und
gefunden: Zunächst einmal muss sich eine Gewitterwolke (Cumulonimbus)
bilden, in der starke Aufwinde kleine Eisteilchen nach ganz oben
tragen. Wenn diese auf ihrem Weg mit großen, nicht gefrorenen
Wassertröpfchen zusammenstoßen, findet eine Trennung der elektrischen
Ladung statt: Die schwereren Wassertröpfchen sind anschließend
negativ geladen, die kleinen Eisteilchen positiv. Dadurch befindet
sich in der Gewitterwolke positive Ladung im oberen Teil, während die
untere Hälfte negativ geladen ist - ähnlich wie bei einer Batterie
(siehe Grafik A). Die durch diese Ladungstrennung verursachten
Spannungen innerhalb der Wolke können mehrere Millionen Volt betragen
- Donnerwetter!
Da die Natur stets versucht, ein Gleichgewicht herzustellen, muss
dieser Ladungsunterschied ausgeglichen werden: Dies geschieht durch
Blitze. Es gibt Blitze innerhalb der Wolke und Blitze zwischen Wolke
und Boden. Letztere beginnen mit einem sogenannten "Leitblitz", der
sich mit starken Verästelungen von Wolke Richtung Erde ausbreitet
(Bild B). Nähert sich dieser negativ geladene Leitblitz dem Erdboden,
so steigt an den Spitzen von exponierten Objekten (z.B. von
Kirchtürmen oder Bäumen) die positive Ladung, bis ein bestimmter Wert
überschritten wird. Dann starten von den Spitzen dieser Objekte
Fangentladungen, die dem Leitblitz entgegenwachsen (Bild C).
Wo nun der Blitz am Boden einschlägt, hängt von der Fangentladung ab,
die als erstes mit dem Leitblitz zusammentrifft. Erst nach diesem
Zusammentreffen beginnt die Hauptentladung, die wir optisch
wahrnehmen. Diese startet übrigens am Einschlagspunkt und pflanzt
sich Richtung Wolke fort, also von unten nach oben, was vielen nicht
bewusst ist (Bild D). So wird negative Ladung Richtung Boden geführt
und der Ladungsunterschied ausgeglichen.
Und wie entsteht der Donner, der viele Menschen zusammenzucken und
erschrecken lässt? Das ist etwas schneller erklärt, als der Blitz:
Der Blitz erwärmt die Luft auf bis zu 30.000 °C, wodurch sie sich
rasend schnell ausdehnt. Sie überschreitet die Schallgeschwindigkeit
und durchbricht mit einem Knall die sogenannte Schallmauer - es
donnert! Blitz und Donner finden also quasi zur selben Zeit statt.
Das Licht des Blitzes bewegt sich aber rasant mit
Lichtgeschwindigkeit (300.000 Kilometer pro Sekunde), während der
Klang des Donners sich recht "langsam" mit der Schallgeschwindigkeit
(ca. 340 Meter pro Sekunde) fortbewegt. Deshalb sieht man den Blitz
meist viel eher, als dass man den Donner hört.
Wenn man die Sekunden zwischen Blitz und Donner zählt und diese durch
drei teilt, erhält man also eine ungefähre Kilometerangabe, wie weit
das Gewitter noch weg ist. Beträgt der Abstand beispielsweise drei
Sekunden, ist das Gewitter ca. einen Kilometer entfernt.
Nach einem turbulenten Wochenende werden heute, vor allem aber in den
nächsten Tagen, wieder viele Blitze am Himmel zu sehen sein. Es
bleibt zu hoffen, dass sie und die begleitenden Starkregenfälle keine
allzu großen Schäden anrichten werden...
Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.05.2016
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