Natur

Wie entstehen Blitze am Himmel?

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Written by gino

Kurz-Antwort: Eine “Sturmwolke” akkumuliert Unterschiede im elektrischen Potential durch Luftaustausch nach oben und unten. Die Basis der Wolke ist negativ geladen, der Boden ist positiv geladen. Die beiden Anklagepunkte versuchen also, sich zu verbinden: der Blitz ist geboren.

Nach Angaben von Météo France werden auf der Erde jährlich etwa 16 Millionen Gewitter registrierts. Im Moment, in dem Sie diese Zeilen lesen, wüten auf unserem Planeten zwischen 1.500 und 2.000 Gewitter, die jeden Tag zwischen 6 und 8 Millionen Blitze verursachen, die Intensitäten von fast 200.000 Ampere überschreiten können (beobachten Sie in Echtzeit die Gewitter, die derzeit auf unserem Planeten wüten, auf der Website meteorage). Dieses atmosphärische Phänomen, das Gewitter, Blitzschlagserien, heftige Regenfälle und Windböen auslöst, hat lange Zeit viele Mythologien angeheizt, von den Griechen bis zu den Chinesen, den Mayas und den Hindus.

Ukko, Der finnische Gott des Donners und Blitzes, dem einfachen Mann wenig bekannt – credit: ancient-origins.net

Fangen wir an der Quelle an… den Stürmen…

Gewitter sind kurzfristige Phänomene (30 Minuten bis max. 2 Stunden) und treten vor allem im Sommer (Juli ist der Monat mit den meisten Blitzen), in den Bergen und an Land auf. Seine Entstehung ist eng verbunden mit dem Auftreten von cumulonimbus, diesen riesigen ambossköpfigen Wolken, die eine große vertikale Ausdehnung mit einem Gipfel aus Eiskristallen haben, der eine Höhe von bis zu 21 km erreichen kann. Damit diese großen Wolken entstehen können, benötigen sie eine instabile Atmosphäre (warme Luft am Boden und kalte Luft in der Höhe), Feuchtigkeit (Beschaffenheit des Bodens und der Vegetation) und einen Auslöser (warme Luft am Boden, die dank des Reliefs oder der Sonneneinstrahlung rasch in die Höhe steigt).

Beispiel eines Kumulonimbus, der an seiner Spitze eine Höhe von 21 km erreichen und mehr als 3 Millionen Liter Wasser enthalten kann – Kredit: DATA.ABULEDU.ORG

Warum gibt es Blitze?

Instabile Bedingungen innerhalb einer Kumulonimbus-Wolke führen zu einem negativen Ladungsaufbau an der Basis der Wolke. Wenn diese Ladung etwa 3 bis 4 kV/cm beträgt, erwärmt sich die Luft und der Ladungsaustausch findet in der Wolke oder mit dem Boden statt. Dieser Austausch findet in Form eines Blitzes statt. In nur wenigen Tausendstelsekunden heizt sich die Luft auf die Temperaturen des Everestias auf: bis zu 30.000°C.

Es gibt vier Blitzformen: solche, die innerhalb einer Wolke, zwischen einer Wolke und der klaren Luft, zwischen zwei Wolken und, die bekannteste von allen, zwischen einer Wolke und dem Boden (oder einem Flugzeug) sichtbar sind. Letzterer wird gemeinhin als “Blitze” bezeichnet, und nach Martin Allan Uman, amerikanischer Blitzingenieur, und Philip Krider, emeritierter Professor, sind mehr als die Hälfte der auf der Nordhalbkugel sichtbaren Blitze dieser Art. 1/3 der beobachteten Blitzentladungen gehen vom Boden bis zur Wolke, aber sie sind im Allgemeinen bei großen Gewittern sichtbar.

Wie baut man einen Blitz?

Ein negativ geladener Wolken-Boden-Blitzblitz wird in 3 Schritten aufgebaut : der Hopfentracer, der Anbringungsprozess und der Rücklaufbogen.

Die Bildung eines Blitzes erfolgt in 3 Phasen: die Rückprallmarkierung, der Wiederbefestigungsvorgang und der Rücklaufbogen. Der Boden der Sturmwolke ist negativ geladen, während der Boden positiv geladen ist – Credit: nrcan.gc.ca

Sie sollten wissen, dass Blitze aus dem Inneren der Gewitterwolke einschlagen. Die negative Entladung kommt aus der Wolke heraus und bewegt sich in einer Reihe von aufeinanderfolgenden leichten Sprüngen von jeweils etwa zehn Metern Länge auf den Boden zu. Es ist der Tracer bei Sprüngen. Dieser “Führer”, wie er von den Angelsachsen genannt wird, rast mit einer Geschwindigkeit von 0,15 bis 1 Meter pro Mikrosekunde auf den Boden zu, eine echte Formel 1!

Infolgedessen verursacht der Sprungtracer eine Intensivierung des elektrischen Feldes, wenn er sich positiv geladen dem Boden nähert, wodurch mehrere Aufwärtsentladungen von physikalischen Hochpunkten (Berge, Bäume, Gebäudeantennen…) erzeugt werden. Zwischen dem Tracer und den aufsteigenden Entladungen wird ein mehrere Dutzend Meter hoher Kreuzungspunkt gebildet. Wir sind au Bindungsprozess.

Dann bildet sich der erste Rücklaufbogen und breitet sich in Richtung der Wolke mit einer Geschwindigkeit aus, die einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit in der Luft entspricht (etwa 1 km pro Mikrosekunde). Zum Zeitpunkt der Rückkehr des Zuges ist die Temperatur des Kanals am höchsten (30.000°C, das Fünffache der Temperatur an der Sonnenoberfläche!) und es donnert.

Als Ergebnis dieses Prozesses können die Blitze verschwinden oder neue Sequenzen auftreten, im Durchschnitt 3 oder 4 Mal und bis zu 15 Rücklaufbögen, wenn bei großen Gewittern genügend Ladung in der Wolke verbleibt.

Der neugierige Passant kann eine wahrgenommene Farbe wahrnehmen, die sich von einem Blitz unterscheidet, abhängig von der Umgebung, in der er sich befindet, und der Nähe des Blitzes zur Entladung. Im Allgemeinen entsteht ein weißer Blitz bei trockener Luft und reiner Atmosphäre, ein roter Blitz bei Regen, ein gelber Blitz in staubiger Umgebung und ein blauer Blitz bei Hagel.

Blitz, was sind die Folgen für Lebewesen?

Wolken-Boden-Blitze können für Menschen und Tiere tödlich sein, aber direkte Blitzeinschläge sind immer noch sehr selten. Lebewesen werden meist von seitlichen Blitzeinschlägen (Spritzblitz) und vom Boden getroffen (das Opfer befindet sich in der Nähe eines Blitzeinschlags, wobei der Strom durch beide Beine fließt).

3 Arten von Blitzkontakt: Direktkontakt (links), Seitenkontakt (Mitte), Stufenspannung (rechts) – BFMTV-Kredit

Auch wenn die Temperatur und Spannung eines Blitzes extrem hoch sein kann, ist die Kontaktzeit immer noch sehr kurz, in der Größenordnung von einer Tausendstel bis Zehntausendstel Sekunde. Der Körper wird dann nur mit wenigen Ampere durchquert, was den Opfern eines Blitzschlags große Überlebenschancen lässt (zwischen 75% und 95% der Opfer überleben). Rinder hingegen sind bei einem seitlichen Blitzschlag nach wie vor am stärksten betroffen, da der Strom durch beide Vorderbeine fließen und das Herz auf halbem Weg durchqueren kann. Gemäss den National Institutes of Health, wird die weltweite menschliche Sterblichkeit auf 0,2 bis 1,7 Todesfälle pro Million Menschen pro Jahr geschätzt.

Ausserordentliche Ereignisse

Jede Veranstaltung hat ihre eigene besondere Leistung! Am 25. Juni 2020 bestätigte die Weltorganisation für Meteorologie zwei Rekorde: den Rekord für den Blitz, der die größte Entfernung zurückgelegt hat, und die längste Dauer eines Blitzes. Die erste wurde am 31. Oktober 2018 über eine horizontale Distanz von 700 km im Süden Brasiliens gemessen, was zum Vergleich der Distanz zwischen London und der Schweizer Grenze entspricht. Der zweite Rekord, die längste Blitzdauer, wurde in Nordargentinien während 16,73 Sekunden aufgezeichnet. Dies ist um so beeindruckender, wenn man bedenkt, dass ein Blitz im Durchschnitt 0,2 Sekunden dauert.

Die Weltorganisation für Meteorologie hat am 25. Juni 2020 zwei Datensätze validiert: den längsten Blitzschlag und die längste Entladungszeit – credit: public.wmo.int

Quellen :

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gino

Je m’appelle Gino, jeune trentenaire et vieux blogueur ! Touche à tout du web, consultant SEO mais surtout passionné de Culture avec un grand "C" : tout ce qui m'entoure ne doit pas être ignoré, je suis un vrai boulimique culturel. S'il fallait me décrire en 2 mots et demi, je dirais "passeur de savoir"...en toute modestie ! Merci de me suivre sur le chemin de la connaissance, vous verrez, c'est un puits sans fond :)

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