Wissenschaft und Technik
Was passiert in der Gewitterwolke?
Innerhalb der Gewitterwolke findet eine Trennung von elektrischen Ladungen statt. Wie das genau funktioniert, ist nicht ganz geklärt.
Zwei Hypothesen dazu sind die schon beschriebene Niederschlaghypothese und die Konvektionshypothese. Festgestellt werden konnte, dass Zusammenstöße zwischen Eis- und Wasserteilchen für eine Ladungstrennung sorgen. Die Trennung der verschiedenen Ladungen erfolgt durch die starken vertikalen Luftströmungen in der Wolke. Dabei sammeln sich die leichten, positiv geladenen Eispartikel oben in der Wolke. Der obere Teil der Wolke lädt sich positiv auf, der
Zwei Hypothesen dazu sind die schon beschriebene Niederschlaghypothese und die Konvektionshypothese. Festgestellt werden konnte, dass Zusammenstöße zwischen Eis- und Wasserteilchen für eine Ladungstrennung sorgen. Die Trennung der verschiedenen Ladungen erfolgt durch die starken vertikalen Luftströmungen in der Wolke. Dabei sammeln sich die leichten, positiv geladenen Eispartikel oben in der Wolke. Der obere Teil der Wolke lädt sich positiv auf, der
|
|
untere negativ. Das entstandene elektrische Feld ist andersherum polarisiert als das Schönwetterfeld.
Die ersten Blitzentladungen bewegen sich sprungartig vorwärts. Hierbei entstehen auch die typischen Verästelungen des Blitzes. Diese Leitblitze mit einer Länge von ca. 50 Metern hinterlassen einen dünnen ionisierten Kanal in der Luft. Dieser ionisierte Kanal ist kurzzeitig leitungsfähig. Wenn nun das entstandene Gewitterfeld so stark wird, dass die Feldstärke einen kritischen Wert überschreitet, kommt es zu blitzartigen Entladungen. Die Ausbildung eines Blitzes erfolgt in mehreren Phasen. Man unterscheidet Leit- und Hauptblitz. Wenn der Blitzkanal geschlossen ist, bewegt sich die Ladung entlang des durch den Leitblitz ionisierten Kanals. Durch den Stromfluss heizt sich der Kanal weiter auf. Dabei wird die Luft ionisiert und somit die Leitfähigkeit erhöht, was wiederum den Strom verstärkt. Nähert sich der Leitblitz der Erdoberfläche, kommt es dort zu einer Erhöhung der positiven Ladungsträger. Somit steigt die Feldstärke dort immer mehr an bis zu dem Moment, in dem dem Leitblitz eine Fangentladung vom Erdboden entgegenspringt. Der so genannte Fangstrahl leitet den Hauptblitz ein. Die hohen Temperaturen im Blitzkanal halten die thermische Ionisation noch einige Zeit aufrecht. Dadurch können sich Folgeblitze ausbilden, das typische mehrmalige Aufflackern des Blitzes rührt daher. Auf diese Weise bleibt der Stromfluss auf einen dünnen Kanal begrenzt, in dessen Zentrum Temperaturen bis 30.000 °C erreicht werden können. Die Stromstärke kann über 100 kA betragen. Das erhitzte Plasma im Blitzkanal dehnt sich explosionsartig aus, es entsteht eine Schockwelle. Diese wiederum verursacht den Donner. Der Stromfluss hat einen Ladungsausgleich zur Folge. Damit sinkt auch die Feldstärke wieder ab und es hört auf zu blitzen. Das Ladungsverhalten der Wolke nähert sich dem des Schönwetterfeldes an.
Die ersten Blitzentladungen bewegen sich sprungartig vorwärts. Hierbei entstehen auch die typischen Verästelungen des Blitzes. Diese Leitblitze mit einer Länge von ca. 50 Metern hinterlassen einen dünnen ionisierten Kanal in der Luft. Dieser ionisierte Kanal ist kurzzeitig leitungsfähig. Wenn nun das entstandene Gewitterfeld so stark wird, dass die Feldstärke einen kritischen Wert überschreitet, kommt es zu blitzartigen Entladungen. Die Ausbildung eines Blitzes erfolgt in mehreren Phasen. Man unterscheidet Leit- und Hauptblitz. Wenn der Blitzkanal geschlossen ist, bewegt sich die Ladung entlang des durch den Leitblitz ionisierten Kanals. Durch den Stromfluss heizt sich der Kanal weiter auf. Dabei wird die Luft ionisiert und somit die Leitfähigkeit erhöht, was wiederum den Strom verstärkt. Nähert sich der Leitblitz der Erdoberfläche, kommt es dort zu einer Erhöhung der positiven Ladungsträger. Somit steigt die Feldstärke dort immer mehr an bis zu dem Moment, in dem dem Leitblitz eine Fangentladung vom Erdboden entgegenspringt. Der so genannte Fangstrahl leitet den Hauptblitz ein. Die hohen Temperaturen im Blitzkanal halten die thermische Ionisation noch einige Zeit aufrecht. Dadurch können sich Folgeblitze ausbilden, das typische mehrmalige Aufflackern des Blitzes rührt daher. Auf diese Weise bleibt der Stromfluss auf einen dünnen Kanal begrenzt, in dessen Zentrum Temperaturen bis 30.000 °C erreicht werden können. Die Stromstärke kann über 100 kA betragen. Das erhitzte Plasma im Blitzkanal dehnt sich explosionsartig aus, es entsteht eine Schockwelle. Diese wiederum verursacht den Donner. Der Stromfluss hat einen Ladungsausgleich zur Folge. Damit sinkt auch die Feldstärke wieder ab und es hört auf zu blitzen. Das Ladungsverhalten der Wolke nähert sich dem des Schönwetterfeldes an.
zurück Start Wissenschaft und Technik
