Das Gewitter

Jetzt im Hochsommer erleben wir es wieder häufig. Gerade war es noch wunderbar sonnig und warm. Doch plötzlich verdunkeln dicke Wolken den Himmel. Der Wind frischt auf und bald fängt es kräftig an zu regnen oder sogar zu hageln. Blitze zucken zu Boden und der Donner grollt über das Land, dass einem angst und bange wird. Doch schon nach einigen Augenblicken ist der Spuk meist vorbei. Das Sommergewitter ist weitergezogen.

Wie entsteht ein Sommergewitter?

Damit ein Gewitter überhaupt entstehen kann, muss sehr viel Energie und Feuchtigkeit in der Atmosphäre vorhanden sein. Gewitter treten daher am häufigsten an richtig unangenehm schwülen und heißen Tagen auf. Die Sonne heizt im Sommer schon früh morgens den Erdboden auf und läßt Feuchtigkeit aus dem Boden oder aus Gewässern verdunsten.

Die Luftschicht über dem Erdboden mit der aus dem Boden aufgenommenen Feuchtigkeit wird dadurch erwärmt und steigt wie ein unsichtbarer Heißluftballon in die Höhe. Beim Aufsteigen kühlt sich die Luft ab. Die kalte Luft kann nicht mehr so viel Feuchtigkeit speichern und es bilden sich die ersten Wolken. Zuerst ziehen nur einige kleine Schönwetterwolken vorüber. Doch im Laufe des Tages wächst die harmlose Wolke immer mehr und sieht dann ungefähr so aus wie ein Blumenkohl.

Foto: Eine große Blumenkohlwolke - die Vorstufe einer Gewitterwolke

Im Laufe des Tages kann sich daraus eine riesige Gewitterwolke - ein sogenannter Cumulonimbus - entwickeln. Diese kann sich bis zum oberen Ende der Troposphäre in 10 bis 12 Kilometer Höhe ausdehnen. Die Troposphäre ist die unterste Atmosphärenschicht, die wir uns schon einmal genauer im Mai angesehen hatten. Am oberen Rand der Wolke wehen kräftige Winde, die die Wolke auseinanderzupfen. Sie sieht dann aus wie ein Amboss. Ein Amboss ist eigentlich ein großer Block aus Metall, auf dem ein Schmied zum Beispiel Hufeisen und Metallwerkzeuge herstellt.

Foto: Eine ambossförmige Gewitterwolke hat sich gebildet

Dicke Regentropfen und Hagelkörner entstehen

In der oberen Hälfte des Cumulonimbus ist es sehr kalt und das Wasser gefriert zu kleinen Eiskristallen. Kräftige aufsteigende und absteigende Winde sorgen dafür, dass die Eis- und Wasserteilchen nicht wieder zu Boden fallen, dabei kräftig durcheinandergewirbelt werden und immer wieder schmelzen und gefrieren.

Wenn zwei Eiskristalle oder Wassertropfen zusammenstoßen, verbinden sie sich miteinander zu einem größeren Gebilde. Nach mehreren Zusammenstößen hat sich schon ein dicker Tropfen oder ein Hagelkorn gebildet. Irgendwann sind die Tropfen und Hagelkörner so groß geworden, dass auch die kräftige Aufwinde sie nicht mehr mitreißen können. Sie fallen zu Boden. Es beginnt zu regnen oder hageln und wir Menschen am Erdboden suchen Schutz im Haus oder unter einem Regenschirm.

Abbildung: Schematische Darstellung das Inneren einer Gewitterwolke

Wie kommt es zu Blitz und Donner?

Foto: Ein Linienblitz sorgt für einen Ladungsausgleich

Nun passiert bei diesen Zusammenstößen der Tropfen und Eisteilchen aber noch etwas. Sicher hast du schon mal einen kleinen elektrischen Schlag bekommen, wenn du zuerst mit Turnschuhen über einen Teppichboden gelaufen bist und danach ein Treppengeländer angefasst oder jemandem die Hand gegeben hast. Das selbe nur in viel größerem Maßstab passiert in einer Gewitterwolke. Es ist die sogenannte Reibungselektrizität. Die Regentropfen und Hagelkörner übertragen bei ihren Zusammenstößen elektrische Ladung. Dies geschieht dadurch, dass z.B. ein Hagelkorn einem Regentropfen winzige Teilchen - sogenannte Elektronen - übergibt. Der obere Teil der Wolke mit den Eisteilchen, die Elektronen abgegeben haben, ist demzufolge positiv geladen und der untere Teil mit den Regentropfen, die nun mehr Elektronen haben, ist negativ geladen. Auch der Erdboden hat übrigens immer positive oder negative Ladung. Die Natur ist immer bestrebt Unterschiede auszugleichen. Sie mischt warme und kalte Luft oder gleicht Luftdruckunterschiede durch Luftbewegungen aus. Und auch Ladungsunterschiede bleiben nicht lange erhalten. Wenn der Unterschied groß genug ist, fließen die Elektronen in die Richtung, wo weniger von ihnen sind. Das machen sie aber nicht lautlos und im Dunkeln, sondern in einem gewaltigen Lichtblitz und mit einem lauten Knall! Das Gewitter ist in vollem Gange!

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Der Blitz

Der Blitz besteht also aus unvorstellbar vielen Elektronen, die sich ihren Weg durch die Luft suchen um negative und positive Ladungen auszugleichen. Das sind in einem Gewitter so viele, dass man davon einen ganzen Staat ein Jahr lang mit Strom versorgen könnte, wenn man die Elektronen in nutzbare Energie umwandeln und speichern könnte. Das wird aber vermutlich niemals gelingen. Weil die Elektronen sozusagen nicht nur laut und hell sind sondern auch noch faul, suchen sie sich einen möglichst kurzen Weg und schlagen daher bevorzugt in hohe Gebäude oder Bäume ein! Dies geht meist nicht direkt und daher sieht der Blitz zackig und verzweigt aus. Die allermeisten Blitzentladungen finden übrigens zwischen den Wolken selbst statt und erreichen niemals den Erdboden!

Foto: Eine weit verzweigter Linienblitz zwischen Wolke und Erde

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Der Donner

Der Donner ist nur eine Begleiterscheinung. Wieder kommt hier die Reibung mit ins Spiel. Wenn du die Handflächen schnell aneinanderreibst, werden sie warm. Im viel größerem Maßstab passiert dies auch in dem sogenannten Blitzkanal, durch den sich die Elektronen bewegen. Die umgebende Luft wird dabei durch die Reibung mit den Elektronen so stark erhitzt, dass sie sich explosionsartig ausdehnt. Ein lauter Knall ist die Folge, den man in weiterer Entfernung als Donnergrollen wahrnimmt. Mit Hilfe des Donners kann man übrigens feststellen, wie weit ein Gewitter entfernt ist. Mit einer Stoppuhr misst du die Zeit, die zwischen Blitz und Donner vergeht. Die Sekundenzahl teilst du durch 3 und erhälst als Ergebnis die Entfernung des Gewitters in Kilometern.

Beispiel: Ist der Donner 6 Sekunden nach dem Blitz zu hören, ist das Gewitter noch 6 : 3 = 2 Kilometer entfernt.

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Was tun bei Gewitter?

Muss man nun Angst vor Gewittern haben? Nein! Angst braucht man nicht zu haben, aber man sollte auch nicht leichtsinnig sein! Schwimmen im Freibad oder in einem See bei Blitz und Donner sollte man ebensowenig wie auf freiem Feld spazieren gehen oder Fahrrad fahren! Auch duschen und telefonieren sollte man während eines Gewitters lieber vermeiden. Und ganz Vorsichtige ziehen bei Computer und Fernseher den Stecker und das Antennenkabel ab. Wenn nämlich wirklich mal ein Blitz in der Nähe einschlägt, dann sausen die Elektronen auch durch die Stromleitungen und Kabel unter der Erde. Elektrische Geräte können dadurch beschädigt werden.

Im Auto, Zug oder Flugzeug dagegen ist man absolut sicher, weil man von einem Metallkäfig - dem sogenannten Faradayschen Käfig - umgeben ist, der Blitzeinschläge ableiten würde. Und auch in geschlossenen Gebäuden ist man gut geschützt. Oft sind dafür auf Gebäuden extra Blitzableiter angebracht. Wenn du wirklich mal auf einer Wanderung von einem Gewitter überrascht wirst, dann solltest du dich auf keinen Fall unter einem Baum unterstellen oder dich flach auf den Boden zu legen. Besser ist es in dem Fall sich auf dem freien Feld hinzuhocken und darauf zu achten, dass die Beine möglichst nah beieinander stehen. Zum Glück sind Sommergewitter meist schon nach einer halben Stunde vorbei und die Sonne kommt wieder hervor!

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