Hagel, Blitz, Donnerschläge – das sind Wetterphänomene, die Menschen vor allem früher in Angst und Schrecken versetzt haben. Es gab viele Theorien, wie es zu dem Himmelspektakel kommt. Hinter dem wilden Treiben am Himmel stecken aber weder der Zorn der Götter noch böse Mächte – Gewitter mit Blitz und Donner sind ganz einfach physikalisch zu erklären.
Warum blitzt es?
Kurz gesagt: Blitze entstehen durch elektrische Spannungen, die durch die Trennung von positiven und negativen elektrischen Ladungen innerhalb der Wolken entstehen. Wie genau kommt es dazu?
Hierzulande gewittert es im Sommer am häufigsten, denn dann ist der Boden erhitzt. Die warme Luft steigt schnell nach oben. Es bilden sich Wolken, die immer weiter aufsteigen. Beim Aufsteigen laden sich die Wassertropfen in der Wolke negativ auf. In großen Höhen, wo die Temperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, bilden sich an der Wolkenoberseite Eiskristalle. Diese wiederum sind positiv geladen. Dieser Ladungsunterschied führt zu einer elektrischen Spannung. Damit sind alle Komponenten für ein heftiges Gewitter gegeben.
Blitz: Kurzschluss am Himmel
Zwischen dem kalten, positiv geladenen Wolkendach und dem negativ geladenen, erdnahen Wolkenbauch ist eine schmale neutrale Zone. Wenn die Spannung in diesem elektrischen Feld immer weiter wächst, sind Entladungen schließlich unvermeidlich. Es kommt zu einer Art Kurzschluss innerhalb der Wolke oder zwischen Wolke und Boden.
Innerhalb von Sekunden bahnt sich der Blitz seinen Weg zur Erde. Er bildet dabei eine Art Leitbahn. Wenn diese den Boden oder ein Objekt wie Baum oder Kirchturm erreicht, entlädt sich der Blitz. Dabei geht ein starker Stromstoß durch den „Blitzkanal“.
Warum donnert es bei Gewittern?
Durch die immensen Temperaturen – sie können bis zu 30.000 Grad Celsius betragen – dehnt sich die Luft in der Leitbahn schlagartig aus. Dabei entstehen akustische Schockwellen: Es donnert. Donner entsteht also immer durch Blitze.
Blitz-Donner-Berechnung: Wie weit ist das Gewitter entfernt?
Das Licht des Blitzes bewegt sich in Lichtgeschwindigkeit (pro Sekunde 300.000 Kilometer). Dagegen breitet sich der Schall des Donners im Schneckentempo aus, denn er schafft lediglich 330 Metern pro Sekunde. Deswegen sieht man erst den Blitz, bevor es dann donnert.
Pro Kilometer (also circa 3 x 330 Meter) braucht der Schall des Donners demnach 3 Sekunden: „Zählt man nun die Sekunden zwischen dem Blitz und den Donner und teilt diese durch 3, hat man die Entfernung zum Gewitter in Kilometern. Beispiel: Zwischen Blitz und Donner lagen 9 Sekunden, dann hat der Blitz in etwa 3 Kilometern Entfernung eingeschlagen“, schreibt der Deutsche Wetterdienst (externer Link). So kann man abschätzen, wann es an der Zeit ist, sich in Sicherheit zu bringen.
