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Wie entstehen Gewitter? Die Physik hinter Wolken, Blitz und Donner

Jedes Gewitter startet mit feuchter, warmer Luft, die aufsteigt. Das passiert vor allem an heißen Sommertagen, wenn längere Sonnenstunden den Boden erwärmen. Die warme, feuchte Luft dicht über dem Boden ist leichter als die kühle, trockene Luft darüber und steigt daher empor.

Beim Aufsteigen kühlt der enthaltene Wasserdampf ab und kondensiert zu Wassertropfen. So entsteht eine Wolke, und die Freisetzung von Wärme verstärkt die Aufwärtsbewegung, was zu starken Aufwindein führt.

Innenhalb von rund 30 Minuten wächst daraus eine mächtige Cumulonimbus-Wolke heran, die bis zu 10 km hoch reichen kann. Oberhalb dieser Höhe nimmt die Temperatur nicht mehr ab, die Luft breitet sich aus und formt die typische Ambossspitze.

Mehr Wasserdampf kondensiert in der Wolke: Tropfen wachsen zusammen, Eispartikel bilden sich im kalten Oberbereich. Sind sie schwer genug, fallen sie als Regen oder Hagel. Dahinter strömt kalte Luft abwärts, verursacht am Boden Böen und Temperaturstürze.

Kollisionen zwischen Eiskristallen und Wassertropfen in der Wolke transferieren Elektronen: Leichtere Partikel werden positiv, schwerere negativ geladen.

Negativ geladene Partikel sinken ab, positive steigen auf. So entstehen Ladungsunterschiede an Wolkenober- und -unterseite. Hohe Spannung entlädt sich in Intra-Wolken-Blitzen, sichtbar als Blechblitze.

Die negative Wolkenbasis induziert positive Ladung am Boden. Die resultierende Potentialdifferenz führt zu Wolke-zu-Boden-Blitzen. Die explosive Erwärmung der Luft erzeugt den Donner, der den Blitz begleitet.