AhA: Warum blitzt es beim Gewitter?

Früher traf es Bauern. Heute dürfen sich die Landwirte in ihren Traktoren vor Blitzen sicher fühlen. Dafür leben Camper gefährlich, und Golfspieler. Die größten finanziellen Schäden durch Blitzeinschläge treten heute auf, wenn Computernetze lahmgelegt werden. „Ein Netzausfall verursacht zigmillionen Euro Kosten“, sagt der Blitzforscher Thomas Hauf von der Universität Hannover.

Sommergewitter entstehen, wenn feuchtwarme Luft nach oben steigt. In den hohen Cumulonimbus-Wolken sorgen starke Aufwinde dafür, dass einmal entstandene elektrische Ladungen weit voneinander getrennt werden und sich elektrische Spannungen aufbauen.

„Der Prozess der Ladungstrennung beginnt auf der mikroskopischen Skala mit 20 bis 30 Mikrometer großen Wolkenpartikeln“, erläutert der Meteorologe. Aufsteigender Wasserdampf kondensiert an kleinen Staubteilchen. Die wässrigen Partikel werden vom Wind in kühlere Wolkenetagen getragen, wo sie eisige Spitzen bekommen. Die Partikel haben eine unsymmetrische Ladungsverteilung: Die feinen Eisspitzen sind positiv geladen und umgeben einen negativ geladenen Kern.

In der Gewitterwolke wirbeln Eis- und Graupelteilchen wild umher. Sie stoßen aneinander und zerbrechen, die Ladungen trennen sich. Da der Wind die kleinen Spitzen mit ihren positiven Ladungen rasch in höhere Stockwerke transportiert, lädt sich der obere Wolkenrand positiv auf, der untere negativ. So entstehen Spannungen bis zu 100 Millionen Volt.

Irgendwann ist der Durchschlagswert überschritten. In Sekundenbruchteilen bahnt sich ein Blitz den Weg durch die Luft: entweder zwischen den Wolkenetagen oder zwischen Wolke und Erdboden. Hochgeschwindigkeitskameras machen sichtbar, wie sich die Entladung baumartig verzweigt. Auch vom Boden aus wachsen ihr Fangarme entgegen. Über einen etwa zehn Zentimeter dicken Hauptkanal entlädt sich die Spannung mehrmals hintereinander, wobei die Temperatur kurzzeitig gut 30 000 Grad Celsius erreicht. Der Anblick des gigantischen Kurzschlusses ist Furcht einflößend, auch wenn man als Camper sein Zelt bereits abgebaut und als Unternehmer die Elektronik durch Überspannungsschutz gesichert hat. Thomas de Padova