Fragen der Medien
Blitz
Gewitterwolken sind unten elektrisch negativ und oben positiv geladen. Wie dies geschieht wird noch erforscht. Die negative Elektrizität an der Unterseite der Wolke drückt die negative Elektrizität von der Erdoberfläche ins Innere der Erde, so dass die Erdoberfläche nur noch positiv geladen ist.
Sind nun zwischen Wolke und Erde 200 Millionen Volt entstanden, so entlädt sich die Wolke schubweise: Sie bildet zunächst einen Leitpfad, wobei die Elektrizität mit einem Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit 50 Meter weit vorstößt, dann 100 Mikrosekunden pausiert, und dann wiederholt sich der Vorgang. Falls sich dabei die Pfade verästeln, erhält man später einen Flächenblitz.
Hat der Pfad die Erde erreicht, so läuft der leuchtende Blitz nun von der Erde nach oben. Dann kommt die Hauptentladung: Ein elektrischer Strom der Stärke von 20.000 Ampère fließt 40 Millionstel Sekunden lang aus der Wolke in die Erde. Dabei wird die Elektrizitätsmenge von 30 Coulomb transportiert. Die Stromstärke und die hohe Spannung sind zwar beeindruckend, die Entladungszeit ist aber so kurz, dass die Gesamtenergie nur gering ist. Diese Energie würde beim Elektrizitätswerk nur einige Euro kosten.
Der Blitzschaden dagegen kann gewaltig sein. Zunächst kann der elektrische Schlag das elektrische Nervensystem der Lebewesen und die Elektronik unserer Geräte zerstören. Darüber hinaus heizt der elektrische Strom die Luft auf 30.000 Grad Celsius auf, wodurch sie explodiert. Das ist der Donner. Die Hitze entzündet häufig auch Häuser. Schlägt der Blitz in einen Baum, verdampfen dessen Säfte explosionsartig.
Wie schützt man sich gegen Blitze? Man meide alle hervorragenden Spitzen, z.B. alle Bäume (also keine Buchen suchen). Auch sollte man nicht stehen, sondern sich auf den Boden kauern. Wenn der Blitz in die Erde schlägt, fließt in der Erde ein gefährlicher Strom. Damit der nicht in den Menschen dringt, sollte man die Beine dicht beieinander halten. Oft werden Kühe durch einen Blitz getötet, weil der Erdstrom durch die Vorderbeine eindringt, die Kuh durchfließt und durch die Hinterbeine abfließt.
Franklin (1706-1790) hat den Blitzableiter erfunden. Man nimmt eine Metallstange, in die der Blitz einschlagen und dann durch die Stange in die Erde abfließen soll.
Der perfekte Schutz ist der Farraday-Käfig: Das ist jeder Metallkäfig, in dem die Elektrizität sich nur auf der Außenseite aufhalten kann. In jedem Flugzeug und Auto mit einer Metallkarosserie ist man vor Blitzen sicher.
Früher hatten viele Autos ein kleines Metallschwänzchen, damit vom Auto die harmlose Reibungselektrizität abfließen konnte. Bei einem Blitzschlag wäre zwar der Blitz nicht ins Auto eingedrungen, hätte aber den Lack und vielleicht sogar das Metall des Autos verbrennen können, weil der Blitz von der Wolke am Auto entlang durch das Metallschwänzchen hätte in die Erde fließen können.
Jeder Strom ist immer von einer magnetischen Kraft umgeben, so auch der Blitz. Manchmal haben deshalb Blitze magnetische Kompasse umgepolt.
Durch die Blitze wird die Erde negativ aufgeladen. Zwischen Fuß und Nase liegen etwa 200 Volt. Die Luft ist kein perfekter Isolator, so dass die Erde sich ohne Gewitter entladen würde. Auf diese Weise kann man abschätzen, dass die Gewitter 1.800 Ampère Strom über eine Spannung von 400 Kilo-Volt pausenlos zur Erde bringen. Das bedeutet, dass alle Gewitter zusammen eine Leistung von 720 Mega-Watt liefern. Jedes kleine Kohlekraftwerk produziert mehr Blitz und Donner: „Viel Lärm um nichts.“
Immerzu toben auf der Erde etwa 2.000 Gewitter. Auch auf den Planeten Venus und Jupiter konnte man Blitze nachweisen, denn jeder elektrische Funke, so auch der Blitz, erzeugt eine Rundfunkwelle, die man mit einem Radioempfänger hören kann.
Der Kugelblitz ist trotz aller Bemühungen noch nicht erfolgreich erforscht. Selbst seine Existenz ist umstritten. Er soll etwa einen Durchmesser von 20 Zentimetern haben, nicht sehr hell sein, aber auch bei Tageslicht in den Farben rot, orange, gelb leuchten. Oft kommt er von oben, bewegt sich dann in Bodennähe horizontal im Fußgängertempo und verschwindet dann lautlos oder mit einer Explosion.
Unstrittig aber ist die Existenz des Perlenblitzes. Bei ihm wird der Blitz an verschiedenen Stellen unterschiedlich aufgeheizt oder durch sein Magnetfeld unterschiedlich zusammengepresst (in der Fusionstechnik heißt das „Würstcheninstabilität“).
Seit 1990 hat man Blitze (Sprites) entdeckt, die von der Oberseite der Gewitterwolke (16 Kilometer hoch) in die Ionosphäre (90 Kilometer hoch) mit einem Dreizigstel der Lichtgeschwindigkeit schlagen. Auch die umgekehrten Blitze (Blue Jets), die also von der Ionosphäre in die Wolke einschlagen, gibt es.Weltrekord: Ein Mann überlebte es, sieben mal vom Blitz getroffen worden zu sein. Leider beging er später Selbstmord aus Liebeskummer.
Bei einer Spannung von 1.000.000 Volt pro Meter springt ein elektrischer Funke über. Im Alltag erlebt man oft, dass ein elektrischer Funke einige Zentimeter von einem Menschen zu z.B. einer Türklinke überspringt, wenn man über besondere Teppiche usw. gegangen ist. Dabei hat man sich also so elektrisiert, dass einige tausend Volt zwischen Mensch und Klinke entstanden sind.
Aktueller Stand:
Dienstag, 26. April 2011
© by Prof. Dr. Fritz Siemsen, Institut für Didaktik der Physik der Goethe-Universität Frankfurt/Main (August 2006)
