Blitz und Donner - wie entstehen Gewitter?

Liebe Kinder,

habt ihr euch bei Gewitter auch schon immer gefragt, wie ein Blitz eigentlich entsteht und warum ein Donner so laut ist? Bei der Kinder-Uni-Veranstaltung „Blitz und Donner – Wie entsteht ein Gewitter?" hat uns Prof. Dr. Günther Heinemann genau das erklärt.

Der Ursprung ist Wasserdampf, der entsteht, indem Wasser aus Flüssen, Seen oder Pfützen verdunstet – das heißt, indem das flüssige Wasser in einen gasförmigen Zustand übergeht. Das passiert durch die Erwärmung der Sonne. Diesen Wasserdampf kann man nicht sehen, er ist transparent. Bei 20°C enthält 1 m3 Luft 15 cm3 Wasserdampf; das heißt, in dem Hörsaal, in dem die Veranstaltung stattgefunden hat, der etwa 400 m3 groß ist, befinden sich etwa 6l Wasserdampf. Bei 40°C befindet sich gleich dreimal so viel Wasserdampf in der Luft.

Aber wie kommt der Wasserdampf eigentlich in die Luft? Bei Verdunstung von Wasser zu Wasserdampf wird Energie freigesetzt. Als Beispiel: 1 kg Wasserdampf enthält genug Energie, um ein Kind von etwa 25 kg ganze 10 km hochzuheben – das ist noch mehr, als der höchste Berg der Erde, der Mount Everest, hoch ist!  

Nun ist es so, dass Wasserdampf, weil es ein Gas ist, aufsteigt. Durch das Aufsteigen gelangt der Wasserdampf in die Atmosphäre. Am Boden ist es durch die Sonne relativ warm. Aber: Mit zunehmender Höhe kühlt die Luft immer weiter ab (um 10°C pro km, den sie aufsteigt). Wenn Luft kühler wird, dehnt sie sich aus. Das hat zur Folge, dass immer weniger Wassermoleküle Platz in der Luft haben, das heißt, die Luft ist „gesättigt". Ist das der Fall, bilden sich Wolken. Ein Teil vom Wasserdampf verwandelt sich zurück in Wasser, das heißt, er „kondensiert" und es fängt an zu regnen.

Die Wolken steigen weiter auf, da weiterhin Energie freigesetzt wird. Der untere Teil der Wolken besteht aus Regentropfen und großen Eisteilchen, der obere Teil besteht aus kleinen Eisteilchen. So kann man sich auch Hagel erklärt, diese großen Eiskörner, die manchmal vom Himmel fallen: Wassertröpfchen werden durch extrem starke Winde in die Wolken transportiert, dort gefrieren sie, fallen dann als große Kugel auf die Erde hinab und verursachen große Schäden.

Neben Hagel und Regen sind natürlich auch Blitz und Donner untrennbar mit einem Gewitter verbunden. Um zu verstehen, wie ein Blitz entsteht, muss man erst verstehen, wie eine elektrische Spannung allgemein entsteht: Euch ist bestimmt schon mal das + und das – auf einer Batterie aufgefallen. Diese Zeichen kennzeichnen die enthaltene Ladung: + bezeichnet die positive Ladung, - die negative Ladung. In einer Batterie sind diese beiden Ladungen durch chemische Prozesse getrennt – denn sonst würden sich die beiden Ladungen magnetisch anziehen.

Ein gutes Beispiel ist ein Ballon, den man an einem T-Shirt reibt und dann gegen (lange) Haare hält: Durch die Reibung am T-Shirt lädt sich der Ballon auf und zieht die Haare an. So ähnlich läuft das auch in der Luft ab: Der obere Teil einer Wolke mit den kleinen Eisteilchen ist positiv geladen, der untere Teil der Wolke mit den Niederschlagsteilchen negativ, das passiert durch Reibung. Es entsteht ein Überschuss an positiver Energie. Dieser Überschuss wird abgebaut in Form einer Blitzentladung zwischen Wolke und Erde.

Den ersten Blitz, der sich einen Weg durch die Wolken bahnt, nennt man „Leitblitz". Der „Hauptblitz" transportiert dann die überschüssige Ladung zum Erdboden und schlägt in so ziemlich alles ein, was hochragt. Es gibt verschiedene Arten von Blitzen, in der Regel diejenigen, die von oben nach unten schießen, aber auch welche, die seitwärts aufschlagen, sogar welche die von unten nach oben führen.

Die meisten Blitze auf der Welt treten in den Tropen und in Südamerika auf. Blitze haben eine große elektrische Spannung: Sie enthalten 10 Millionen Volt (zum Vergleich: Eine Batterie hat 1,5 Volt, eine Steckdose 220 Volt). Sie sind auch sehr heiß: 30000°C. Der Donner entsteht aufgrund von Schallwellen, die entstehen, wenn heiße Luft sich ausdehnt. Es kommt zu einem lauten Knall. Wie weit das Gewitter weg ist, kann man ganz einfach ausrechnen: Man wartet bis es blitzt. Dann zählt man die Anzahl der Sekunden, bis es donnert, und teilt diese Anzahl durch 3. Das Ergebnis entspricht der Entfernung des Gewitters in km. Man sieht den Blitz übrigens bevor man den Donner hört, weil sich das Licht viel schneller ausbreitet als der Schall.

Bei Gewitter ist man in einem Gebäude am sichersten. Ist man aber grade irgendwo draußen und kein Gebäude in Sicht, dann sollte man in die Hocke gehen und die Füße ganz eng beieinander halten. Wenn ein Auto in der Nähe ist, kann man sich auch da reinsetzen, da der Strom, der beim Aufschlagen des Blitzes entsteht, über das Auto in die Erde abfließt. Aber man muss unbedingt die Türen und Fenster ganz fest geschlossen halten.

Wenn es gewittert, sollte man auf keinen Fall irgendwo schwimmen gehen, denn Wasser leitet den Strom sehr gut. Und man sollte auch unbedingt mindestens 10 m Abstand von Bäumen halten, da Blitze wahnsinnig gerne auch dort einschlagen.

Als die Veranstaltung zu Ende war, haben wir noch ein bisschen draußen gespielt – bis es angefangen hat, zu gewittern. Als meine Eltern mich abholten, konnte ich ihnen erzählen, wie es zu einem Gewitter kommt. Sie wussten das nämlich nicht so genau wie ich!

Eure

Klara Schlaufuchs