Blitzschnell informiert

Auch wenn momentan nicht mehr die Jahreszeit ist, um typische Sommergewitter zu beobachten, habe ich mir überlegt, etwas genauer auf die Blitze einzugehen. Wenn Sie sich jetzt denken, das ist ja langweilig, das weiß ja jedes Kind, dann irren Sie sich gewaltig, denn wir werden etwas tiefer in die Materie einsteigen.

Dass Blitze elektrische Entladungen sind, die aufgrund der Potentialdifferenz zwischen den verschiedenen Wolkenschichten und dem Erdboden entstehen, ist eigentlich jedem bekannt. Doch wie kommt es eigentlich zu dieser „Aufladung" der Wolke?

Der Grund liegt kurz gesagt daran, dass in Gewitterwolken sehr starke Aufwinde herrschen. In der Wolke wird es zudem sehr kalt und Eispartikel bilden sich. Diese wachsen auf ihrem Weg nach oben immer weiter an und entwickeln sich zu Graupelteilchen, welche irgendwann so groß und schwer sind, dass der Aufwind nicht ausreicht, sie weiter nach oben zu transportieren. Dann fallen sie in der Wolke wieder nach unten und stoßen mit den kleineren Eisteilchen zusammen, welche weiterhin nach oben geblasen werden. Beim Zusammenstoß der beiden Eisarten miteinander geben die leichten Eiskörner Elektronen an die schweren Graupelteilchen ab. Diese sind dann negativ geladen, während die Eiskristalle nach dem Zusammenstoß positiv geladen sind. Die Graupelteilchen sinken nun zum Unterrand der Wolke, während die leichten Eiskristalle eher an der Oberkante gefunden werden. Eine starke Ladungstrennung entsteht.

Da die Unterkante der Wolke stark negativ geladen ist, die Erdoberfläche unter der Gewitterwolke jedoch leicht positiv, gibt es eine hohe Potentialdifferenz (oder auch Spannung) zwischen den beiden Bereichen. Was genau den Blitz dann im Endeffekt auslöst ist allerdings noch nicht ganz klar. Es wird vermutet, dass Elektronen aus höheren Atmosphärenschichten auf die Elektronen in der unteren Gewitterwolke treffen und quasi eine „Elektronenlawine" auslösen, welche zum Blitz führt. Obwohl dieser nur maximal ein paar Sekunden lang andauert, passiert während dieser Zeit sehr viel. Betrachten wir uns den Blitz einmal quasi in Zeitlupe.

Zuerst wandert ein heller Strahl zuckend und sich immer weiter aufspaltend zur Erdoberfläche hin. Was dabei passiert ist, dass die Elektronen stark beschleunigt werden, sodass sie die Luftmoleküle ionisieren (Strom leitend machen). Dabei beginnt der Plasmakanal, zu leuchten. Dieser Plasmakanal wächst und spaltet sich dabei immer weiter in einer baumähnlichen Struktur auf. Kurz bevor der Plasmakanal den Erdboden erreicht hat, wandert vom Erdboden tatsächlich ein zweiter Blitz dem gezackten Plasmakanal entgegen. Diesen Blitz kann man kaum erkennen, da er nur einige Sekundenbruchteile existiert und kaum leuchtet. Treffen diese beiden Blitze nun aufeinander, ist ein geschlossener leitfähiger Plasmakanal zwischen der Wolke und dem Erdboden entstanden. Durch diesen fließt nun ein starker Strom, welcher das Plasma kurzfristig sehr hell aufleuchten lässt. Dabei wird die Luft im Blitzkanal auf bis zu 30.000 Grad erhitzt und dehnt sich explosionsartig aus, was dann den Donner nach sich zieht.