Wenn sich gewaltige Energien am Firmament entladen

Von Markus Brauer/dpa

Blitze zucken über dem Horizont, der Donner grollt und ein charakteristischer Geruch liegt in der Luft: Solche Gewitter sind vor allem im Sommer typisch. Doch was passiert eigentlich genau bei einem Blitz? Wie groß können diese werden? Und woher kommt noch mal der Donner?

Was ist ein Blitz?

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) in Offenbach definiert Blitze als „Funkenüberschlag großen Ausmaßes zwischen Wolken mit entgegengesetzter Ladung oder zwischen Wolken und der Erdoberfläche“. Die unglaublich Energie, die in Blitzen gespeichert ist, entlädt sich binnen Zehntelsekunden.

Auf die sogenannte Hauptentladung folgen weitere Teilentladungen im Abstand von hundertstel bis tausendstel Sekunden. Durch die explosionsartige Erhitzung der Luft im sogenannten Blitzkanal (innerhalb von Mikrosekunden auf rund 30 000 Grad) entsteht der nachfolgende Donner.

 

 

Wie entstehen Blitze?

Ein Blitz wird durch ein elektrisches Feld in einer Gewitterwolke ausgelöst. In den Wolken trennen sich die Ladungen: Die winzigen Eiskristalle laden sich positiv auf, die Wassertropfen negativ. Der kalte obere Teil der Wolke ist dann positiv geladen der untere Teil negativ. Schließlich entlädt sich die Energie – in einem Blitz.

Dieser kann die Luft auf etwa 30 000 Grad Celsius erhitzen und eine Länge von vielen Kilometern erreichen. So erstreckte sich der längste jemals gemessene Blitz laut der UN-Wetterorganisation WMO über mehr als 750 Kilometer durch die USA.

Diese Entladungen können unterschiedliche Formen annehmen, wobei insbesondere die Erdentladungen zwischen Wolken und Boden als besonders gefährlich gelten. Wolkenentladungen bleiben hingegen innerhalb einer Gewitterwolke und lassen den Himmel aufleuchten. Und Luftentladungen richten sich in den Luftraum, ohne den Boden zu erreichen.

 

 

Welche Gefahren entstehen durch Blitzeinschläge?

Sogenannte Trockenblitze schlagen zwischen Wolken und Erde ein, ohne dass in der Nähe Regen fällt. Dieser Typ ist besonders gefährlich, da er oft Waldbrände auslöst, insbesondere nach langen Trockenperioden. In Deutschland können Trockenblitze auftreten, wenn das Gewittergebiet, das normalerweise Regen mitbringt, nicht über den Ort des Einschlags zieht oder nur geringe Niederschläge hinterlässt.

Für den Menschen nicht ungefährlich: Blitze können eine Stromstärke von mehr als 100 000 Ampere erreichen, was zu Verbrennungen, Lähmungen oder sogar Herzstillstand führen kann. Schützen kann man sich laut dem Deutschen Wetterdienst (DWD) am besten in festen Gebäuden oder im Auto: Dank der Metallkarosserie fließt der Blitzstrom außen ab.

 

 

Woran erkennt man, dass ein Gewitter aufzieht?

Gewitter kündigen sich im Sommer meist während des Tages mit schwüler, feuchter Luft an. Wenn sich schon am Mittag kleine Quellwolken auftürmen, kann das ein Anzeichen für ein Gewitter am Abend sein. Kurz vor dem Unwetter bilden sich dann die typischen aufgetürmten Wolken – sogenannte Cumulonimben.

Begleitet werden Gewitter meist von Wind sowie heftigen Regen- oder Hagelschauern. Da Gewitter oft kurzfristig entstehen, sind sie für Meteorologen nur schwer vorherzusagen.

 

 

Warum blitzt es bei Gewittern?

Die aufsteigenden Wassertröpfchen stoßen mit den schon vorhandenen Tropfen in der Atmosphäre aneinander. So entsteht eine elektrische Spannung. Überschreitet sie eine bestimmte Schwelle, kommt es zu einem gigantischen Kurzschluss. Der Blitz entlädt sich innerhalb der Wolke oder zwischen Wolke und Boden.

Warum grollt der Donner?

Der Donner, der nach einer Entladung folgt, ist das Ergebnis der explosionsartigen Erhitzung der Luft im Blitzkanal. Die extrem hohen Temperaturen bringen die Luft dort zum Explodieren. Die Luft dehnt sich schlagartig in alle Richtungen aus und erzeugt eine Druckwelle, die durch die Umgebung rast. Unser Ohr nimmt dies als lauten Donner wahr.

Liegt der Blitzkanal rechtwinklig zum Beobachter oder der Beobachterin, kommen alle Schallwellen zur gleichen Zeit an. Dann ist der Donner ein Knall. Ist der Blitzkanal hingegen zur Person geneigt, treffen die Druckwellen von den verschiedenen Orten des Blitzkanals zu verschiedenen Zeiten ein. Dadurch entsteht ein anhaltendes Donnergrollen.

 

 

Wie berechnet man den Abstand zu einem Gewitter?

Wenn man sich beim Gewitter, bei dem sich gewaltige elektrische Spannungen entladen, im Freien aufhält, sollte man wissen, wie weit die Blitze noch entfernt sind.

Die Distanz zu einem Gewitter berechnet man, indem man die Zeit zwischen Blitz und Donner in Sekunden mit der Schallgeschwindigkeit (343,2 Meter pro Sekunde) multipliziert und die Summe durch 1000 teilt.

Blitz-Rechenformel: Entfernung (in km) = Sekunden zwischen Blitz und Donner x Schallgeschwindigkeit : 1000

Sie messen einen zeitlichen Abstand zwischen Blitz und Donner von zehn Sekunden. In Metern beträgt die Entfernung: zehn Sekunden x 343,2 Meter pro Sekunde – also 3432 Meter, die durch 1000 geteilt werden, um die Kilometerzahl zu erhalten. Ergebnis: Der Blitz ist 3,43 Kilometer von ihnen entfernt.

 

 

Warum kündigt Geruch den Regen an?

Es ist das typische Wetter-Wechselspiel im Sommer: Auf Hitzetage folgen teils schwere Gewitter, begleitet von Unwettern mit heftigem Starkregen und schweren Sturmböen. Wenn es dann nach langer Trockenheit wieder regnet, riecht es ganz eigentümlich. Diesen typischen Duft nennen Forscher „Petrichor“.

Zwei Australier, die den Begriff im Jahr 1964 von den altgriechischen Wörtern „petros“ (Stein) und „Ichor“ (in der griechischen Mythologie die Flüssigkeit in den Adern der Götter) ableiteten, fanden folgendes heraus: Das geruchlose Wasser wirbelt Staubpartikel auf, die unter anderem das Aroma eines Öls in sich tragen, das Pflanzen bei Dürre produzieren.

 

 

US-Forscher haben dieses Phänomen genauer beschrieben: Ein Regentropfen schließt auf der Erde winzige Luftbläschen unter sich ein. Diese nehmen den Geruch des staubigen Bodens auf, blubbern dann ähnlich wie Kohlensäure im Sprudelwasser nach oben und spritzen aus der Tropfenoberfläche an die Luft.

Wind verteilt die mitgezogenen Duftstoffe. Unter anderem daher können manche schon Regen riechen, bevor er überhaupt an ihrem Standpunkt fällt. Die Forscher fanden heraus, dass bei leichterem Niederschlag der Geruch intensiver ist als bei Starkregen.

Gibt es durch den Klimawandel mehr Gewitter in Deutschland?

Der Potsdamer Klimaforscher Stefan Rahmstorf hält es für wahrscheinlich, „dass wir auch in Deutschland künftig mit häufigeren heftigen Gewittern rechnen müssen“. Der Grund hierfür sei die Physik: Eine wärmere Atmosphäre könne mehr Wasserdampf halten, entsprechend stärker können die Niederschläge ausfallen, so Rahmstorf.

Der Klimaexperte verweist auf eine Studie des Schwedischen Meteorologischen Instituts, für die Messdaten über Gewitterregen ausgewertet wurden. Sie zeige, „dass diese konvektiven Niederschläge noch rascher zunehmen, als es aufgrund der höheren Wasserspeicherfähigkeit von wärmerer Luft zu erwarten wäre.“

Gibt es ein Nord-Süd-Gefälle bei der Gewitterneigung?

Untersuchungen von Klimaforschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) belegen diesen Trend: Sie fanden heraus, dass in Deutschland die Wahrscheinlichkeit für schwere Gewitter in den vergangenen Jahrzehnten deutlich zugenommen hat.

Die Wissenschaftler haben für ihre Untersuchungen Radarmessungen, Daten von Versicherungen und Simulationen mit regionalen Klimamodellen ausgewertet. „Das Gewitterpotenzial hat eindeutig zugenommen“, erklärt KIT-Meteorologe Michael Kunz.

Laut KIT zeigt sich eine Zunahme in ganz Deutschland mit Ausnahmen des Nordostens. In Süddeutschland, wo die Gewitterneigung höher ist als im Norden, betrug die Zunahme zwischen vier und acht Tagen pro Jahr. Dieser Trend dürfte sich in den kommenden Jahrzehnten weiter verstärken.