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Sommerzeit ist Gewitterzeit: In so einer Gewitterwolke steckt eine unfassbare Spannung,
sie kann bis zu mehrere Millionen Volt betragen.

Doch wie entsteht überhaupt so ein Gewitter und warum können wir die Energie daraus nicht einfach nutzen?

Ich bin Lena aus dem Terra X Plus-Team und heute wollen wir all diesen Fragen zum Hitzegewitter etwas genauer auf den Grund gehen.

Für ein Gewitter braucht es erstmal drei Voraussetzungen:
eine Luftmasse mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, Hebung und Labilität.

Die Sonne erwärmt den Boden und sorgt dafür, dass die Luft aufsteigt.
Sie nimmt ihre Feuchtigkeit meist über Wasseroberflächen,
wie zum Beispiel große Seen oder Meeren auf.

Diese Feuchtigkeit ist wichtig, denn je feuchter die Luft ist,
desto eher können sich Wolken bilden - eine wichtige Voraussetzung für ein Gewitter!

Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft, das heißt sie ist leichter und steigt auf.
Diesen Vorgang nennt man thermisch bedingte Hebung.
Beim Aufsteigen kühlt die Luft dann allerdings auch immer weiter ab.

Ist die Labilität sehr groß, also kühlt sich die Umgebungsluft mit der Höhe stärker ab als die aufsteigende Luft,
kann das Luftpaket immer weiter aufsteigen bis es zu einer Wolke wird.

Das passiert wenn die Feuchtigkeit im Inneren des Luftpaketes so stark abkühlt,
dass sie kondensiert und sich winzige Wassertröpfchen bilden.

Ihr könnt euch das in etwa so vorstellen, wie bei diesem Wasserkocher hier.
Der Boden von dem Wasserkocher ist jetzt mal unser Erdboden.

Und wenn das Wasser dann heißer wird und beginnt zu kochen,
dann seht ihr wie sich Bläschen bilden und der Wasserdampf aufsteigt.

Dieser Wasserdampf ist bei der Wolkenbildung natürlich nicht sichtbar,
allerdings entspricht das genau dem Vorgang, wie das Wasser in der Luft aufsteigt.
Also der Konvektion.

Man versteht darunter eine vertikale Luftbewegung.
Genauso funktioniert das auch bei den echten Wolken.
Je größer die Labilität, desto schneller entwickeln sich Gewitter-Wolken.

Damit so eine Gewitterwolke, die sogenannte Cumulonimbus Wolke entstehen kann, muss andauernd warme Luft nach oben steigen.

Ein Phänomen was man hauptsächlich im Sommer unter anderem wegen der größeren Sonneneinstrahlung beobachten kann.

Durch den andauernden Nachschub an warmer Luft, schießt die Wolke immer mehr in die Höhe.
Das passiert solange bis sie auf eine Sperrschicht trifft, die sogenannte Tropopause.

Diese Schicht, auch Inversion genannt, ist immer da und bildet meist das vertikale "Ende" der Gewitterwolke.

Hier wird die Umgebungstemperatur wieder wärmer und beendet so den Auftrieb.
Bei sehr heftigen Gewittern kann diese Tropopause kurzzeitig von den Gewitterwolken durchdrungen werden.

Ganz grob könnt ihr euch das so vorstellen,
wie wenn ihr mit dem Flugzeug so hochfliegt,
bis die meisten Wolken unter dem Flugzeug liegen.

Allerdings werden Wolken in der Regel gar nicht so groß, dass sie bis auf die Tropopause treffen.
Das schaffen nur Gewitterwolken.
Da diese Luftschicht praktisch undurchdringbar ist,
beginnt die Wolke sich ab hier auch horizontal auszubreiten.

In ihr entsteht die sogenannte Ambosswolke.
Der Amboss zeigt eine faserige, ausgefranste Struktur, weil dieser Teil aus Eiskristallen besteht.
Im unteren Bereich befinden sich meist unterkühlte Wassertröpfchen.

Diese Wasserteilchen sammeln sich immer mehr im unteren Teil der Wolke und die Wolke wird "schwerer".

Irgendwann sind so viele Wassertropfen in der Wolke,
dass die Aufwindzone das Wasser nicht mehr halten kann,
die Wassertropfen werden zu groß und zu schwer: es beginnt zu regnen.

Fehlen jetzt noch Blitz und Donner...
Ab einem bestimmten Punkt breitet sich die Wolke ja nur noch horizontal aus und dabei lädt sich der obere Teil positiv, der untere negativ auf.

So ähnlich passiert das hier, wenn ich diesen Luftballon an meinen Haaren reibe...

Zwischen den positiven und negativen Ladungen entsteht Spannung.
Bisher ist man davon ausgegangen, dass diese bis zu 100 Millionen Volt betragen kann:
zum Vergleich: aus deiner Steckdose kommen etwa 230 Volt.

2019 gelang es allerdings einem Forscherteam, eine Spannung von 1,3 Milliarden Volt in einer Gewitterwolke zu messen.

Irgendwann ist die Spannung in der Wolke dann so groß,
dass sie sich entladen muss und dann passiert es: es blitzt!

Leider kann die Energie des Blitzes aber nicht von uns genutzt werden.
Warum?

Blitze schlagen nicht immer an der gleichen Stelle ein und sie verbrauchen auf dem Weg zur Erde schon einiges an Energie,
sodass auf dem Erdboden nur noch etwa 16 Kilowattstunden ankommen.

Das reicht zwar immerhin noch um ca. 800 Tassen Kaffee zu kochen oder 12 Stunden lang Haare zu föhnen aber ergiebig ist das nicht wirklich.

Theoretisch ist es also möglich die Energie aus Blitzen zu sammeln – in der Praxis lohnt es sich aus wirtschaftlicher Sicht noch nicht.

Jetzt fehlt uns natürlich noch der Donner,
um das zu erklären schauen wir uns nochmal genauer an, was beim Blitzen passiert.

Im Blitzkanal, vereinfacht gesagt: auf dem Weg des Blitzes zum Boden,
erhitzt sich die Luft auf bis zu 30.000 Grad Celsius!
Das ist etwa 5 mal so heiß wie die Oberfläche der Sonne.

Durch die damit verbundene explosionsartige Ausdehnung der Luft entsteht eine Schockwelle, die wir als Donner wahrnehmen.
Blitz und Donner entstehen also eigentlich gleichzeitig.

Bleibt die Frage warum der Donner immer nach dem Blitz kommt?
Naja das ist schnell erklärt.

Der Blitz breitet sich in Lichtgeschwindigkeit aus,
diese liegt bei knapp 300.000 Kilometer pro Sekunde.
Der Donner verbreitet sich in Schallgeschwindigkeit,
die liegt nur bei etwa 340 Metern pro Sekunde, ist also deutlich langsamer.

Dadurch ist der Blitz für uns früher sichtbar, den Donner hören wir dann etwas zeitverzögert.

Das könnt ihr zu zweit zu Hause einmal ausprobieren mit diesem Experiment:
Ihr braucht dafür einen Luftballon, der ist Mehl gefüllt und eine Nadel und ich gehe jetzt mal ein Stück weg ...

und jetzt zersteche ich mit der Nadel den Luftballon:
Das Mehl also der Blitz breitet sich zuerst aus und danach ist der Knall, also der Donner zu hören.

So schön und "spannend" ein Gewitter auch sein kann,
immer bitte von einem sicheren und geschützten Ort aus beobachten!
Denn es ist oft schneller da als man denkt.

Zum Schluss jetzt noch ein Rätsel für euch: Wie viele Meter ist das Gewitter entfernt?
Schreibt uns euer Ergebnis doch mal in die Kommentare und gönnt euch ein Abo, für euer Plus an Wissen!