Blitz und donner

Physik Referat : Blitz und Donner   In den folgenden Abschnitten werde ich den Ablauf von Gewittern erklären. Hierbei werde ich vor allem auf die Bildung und Eigenschaften von Blitzen eingehen. Ebenfalls werde ich  auf die verschiedenen Arten von Gewittern, ihre Bildung, ihre Eigenschaften und noch weiter Dinge erklären.    Grundtypen von Gewittern Generell lassen sich zwei Arten von Gewittern unterscheiden: Luftmassengewitter und Frontgewitter. Luftmassengewitter entstehen, wie der Name bereits andeutet, innerhalb einer einheitlichen, meist feuchtwarmen Luftmasse. Frontgewitter hingegen entstehen an der Grenze zweier unterschiedlicher Luftmassen, also an einer Front.

Spezielle Gewitterarten Beim Frontgewitter kommt den Kaltfronten eine wesentlich größere Bedeutung zu als den Warmfronten, da vertikale Umlagerungen bzw. vertikale Winde an Warmfronten aufgrund der Luftschichtung generell eher unterdrückt werden.    An Kaltfronten kommt es dagegen bevorzugt zu vertikalen Umlagerungen aufgrund dessen, dass sich die dichtere und damit schwerere Kaltluft bei ihrem Voranschreiten in Richtung der Warmluftmasse häufig wie ein Keil unter letztere schiebt und sie damit anhebt. Bei Gewittern unterscheidet man im übrigen mehrere spezielle Arten. Für diese Unterscheidung spielen hauptsächliche dynamische Prozesse eine Rolle. Ein normales Luftmassengewitter ("Wärmegewitter") im Sommer hat eine charakteristische Lebenszeit von nur etwa einer Stunde.

Es dauert also nur rund eine Stunde, bis sich aus einer großen Blumenkohlwolke (Cumulus congestus) eine Gewitterwolke (Cumulonimbus) mit Blitz, Donner und Regen oder gar Hagel entwickelt und sich diese anschließend ausgeregnet (bzw. gehagelt) hat. Unter bestimmten dynamischen Vorraussetzungen jedoch erfahren einzelne Gewitterherde einen Selbstverstärkungsprozess. Es können sich langlebige Gewitterzellkomplexe ausbilden, die ein Potential für Schwergewitter beinhalten. Schwergewitter erfordern außergewöhnlich kräftige vertikale Umlagerungen. Die Wolkenobergrenzen liegen direkt im Niveau der Tropopause, d.

h. in etwa 10-12 km Höhe in Mitteleuropa.  Man unterscheidet bei diesen langlebigen Gewitterherden Multizellen, Superzellen und mesoskalige Konvektionskomplexe. Das Münchner Hagelunwetter von 1984 (Zur Erinnerung: Dort fielen hühnereiergroße Hagelsteine!) ist ein typischer Vertreter von Multizellensystemen. Die bekannten Tornados in den USA entstehen hingegen bevorzugt im Rahmen von rotierenden Superzellen (Mesozyklonen). Die riesigen Wolkencluster, die sich entlang der innertropischen Konvergenzzone tagtäglich ausbilden, sind Beispiele für mesoskalige Konvektionskomplexe.

            Bildung von Gewittern Blitzen       1.Bildung von Gewittern   Damit Gewitterwolken mit Blitz und Donner entstehen können, muss innerhalb der Wolke eine starke Aufwärtsströmung herrschen (In kräftigen Gewitterwolken wurden Aufwinde mit Geschwindigkeiten von knapp über 30 m/sec = über 100 km/h gemessen). Ideale Voraussetzungen für solch starke Vertikalbewegungen gibt es vor allem im Sommer, wenn der Boden und die bodennahe Luft stark aufgewärmt wird und dadurch von selbst in die Höhe steigt (Bildung von Quellwolken, die immer größer werden und sich schließlich zu Gewitterwolken entwickeln). Grundsätzlich aber ist weniger die absolute Temperatur am Boden als viel mehr der Temperaturunterschied zwischen den unteren und den oberen Luftschichten in 5 bis 8 km Höhe ausschlaggebend dafür, ob sich die Luft nach oben in Bewegung setzt: Wenn die Temperatur mit zunehmender Höhe mehr als 0.6° pro 100 Meter abnimmt (feuchtadiabatischer Temperaturgradient), sind Gewitter unabhängig von der Jahreszeit im Prinzip möglich. Basierend auf diesem Temperaturgradienten kann es somit auch bei Bodentemperaturen von -10° C blitzen und donnern, sofern die Temperatur in 5 km Höhe unter -40° C zurückgeht.

Selbstverständlich sind solch tiefe Temperaturen in 5 km Höhe eher selten, und daher sind Wintergewitter auch eher die Ausnahme. Im Sommer liegen die Temperaturen in 5 km Höhe im Mittel bei -15° C, und somit braucht es am Boden nur +15° C bis +20° C, damit sich ein Gewitter entwickeln kann. Gewitterwolken reichen vielfach bis an die Obergrenze der Troposphäre in rund neun Kilometern Höhe. Dort besteht die Wolke nur noch aus Eiskristallen. Die erwähnten starken Auf- und Abwinde vermögen selbst größere Eispartikel mehrmals zu packen und wiederholt nach oben in kältere Bereiche zu schleudern. So wachsen sie immer mehr und können sich zu teils schweren Hagelkörnern entwickeln.

(Für das Tropfenwachstum gilt ähnliches.) Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass neben dem Temperaturunterschied natürlich noch eine Menge anderer Faktoren über "Sein oder Nichtsein" von Gewittern entscheidet. Die sind aber unabhängig von der Jahreszeit.   Bei starker Erwärmung der Erdoberfläche steigt die erwärmte Luft auf (Thermik) und kühlt sich während des Aufsteigens langsam ab. Enthält diese Luft ausreichend Feuchtigkeit, so bilden sich Wassertröpfchen durch Kondensation. Endet der Aufsteigvorgang bei ca.

3km Höhe, bildet sich eine Cumuluswolke (auch Schönwetterwolke genannt). Wird die Luft jedoch stärker erwärmt, entsteht ein heftiger Aufwind und sie erreicht Höhen von ca. 8km. Dort oben kühlt sie sich stark  ab und die Wassertöpfchen gefrieren meist. Die Cumulonimbuswolke (Gewitterwolke) ist entstanden. Durch die Abkühlung bilden sich Eiskristalle, an die sich immer mehr Wassertropfen aus der Luft anlagern (Hagelkörner), die nach unten fallen.

Dabei stoßen sie mit  anderen Wassertröpfchen zusammen, die vom Luftstrom innerhalb der Wolke nach oben gerissen werden. Diese Tropfen zersprühen und werden zu Eiskristallen, die beim Zusammenstoß positiv geladen werden. Gleichzeitig werden die Hagelkörner negativ geladen. Trotz der ungleichen Ladung werden sie durch ihre gegenläufigen Bewegungen getrennt. Die leichten Ladungen sammeln sich in der Krone der Wolke (auch Kopf genannt) an, die negativen, zum Teil geschmolzenen Hagelkörner, im unteren Bereich. Es entsteht eine Ladung zwischen der negativen Erde und der positiven Wolke, die durch einen Blitz ausgeglichen wird.

        2.Blitze, und ihre Geschichte             Der Blitz - das Wort stammt von dem indogermanischen blei =leuchten - ist eine         faszinierende, jedoch auch beängstigende Erscheinung, mit der sich die Menschheit von       Anfang an beschäftigte.       Bei den alten Griechen, Römern und Germanen wurde er der Laune von Zeus, Jupiter und       Donar zugeschrieben. Erst 1752 bewies der amerikanische Staatsmann und Erfinder       Benjamin Franklin, dass der Blitz eine elektrische Entladung ist.       Während eines Gewitters ließ er einen Drachen an einer Schnur aufsteigen, die nach        Aufnahme von Feuchtigkeit elektrisch leitend wurde. Traf ein Blitz den Drachen,       sprangen am unteren Ende der Schnur Funken über - ein recht gefährliches Experiment,        wie wir heute wissen.

      Das Prinzip des Drachenexperimentes wird noch heute bei Untersuchungen über den       Blitzstrom und seine Wirkungen angewandt, wenn auch anstelle von Drachen kleine        Raketen zum Einsatz kommen.       In St. Privat d'Ailler in Frankreich und im deutschen Steingaden schießt man dünne       Metallfäden mit diesen Raketen in "reife" Gewitterwolken. Die auf diese Weise künstlich         ausgelösten Blitze werden durch die Metallfäden, die dabei verdampfen, zur Messstation         auf der Erde geleitet (Blitztriggerung).    3.Vorhersagbarkeit von Gewittern Gewitter stellen auch in der heutigen Zeit der numerischen Simulationsmodelle immer noch nahezu unberechenbare Gebilde dar.

Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Es ist ungemein schwer zu sagen, wo genau eine initiale Hebung stattfindet, die in der Folge eine Gewitterbildung hervorruft. Ist ein Gewitter einmal entstanden, so wird je nach Stärke der Entwicklung das Bodendruckfeld lokal verändert und es können zusätzliche bodennahe Konvergenzen entstehen, die eine weitere Gewitterbildung ermöglichen. Die Bildung von Gewittern vollzieht sich auf einer Zeitskala von wenigen Minuten bis hin zu wenigen Stunden, d.h. sie fallen praktisch gänzlich in den sogenannten Nowcastingbereich, der von den Modellen nicht vorhergesagt werden kann.   4.

Das entstehen von Blitzen         Damit sich getrennte Bereiche positiver und negativer Ladungen in Wolken bilden        können, muss ein Mechanismus einer Ladungstrennung existieren. Wie die       Ladungstrennung exakt vor sich geht, ist derzeit noch nicht genau bekannt, wobei es zwei       Gruppen von Theorien gibt.   Induktive Prozesse: Befindet sich ein Körper mit beweglichen Ladungsträgern (meist Elektronen) in einem elektrischen Feld, so bewegen sich die Elektronen aufgrund der Kraftwirkung des Feldes in eine Richtung und sammeln sich an einem Ende des Körpers.  Im anderen Teil des Körpers befinden sich damit relativ weniger Elektronen, dieser Teil ist positiv aufgeladen. In Summe bleibt der Körper aber elektrisch neutral.       Die Ladungstrennung in Wolken läuft aufgrund induktiver Prozesse folgendermaßen ab: Das außenliegende elektrische Feld induziert in den großen Regentropfen oder Eisteilchen eine Ladungstrennung.

Kleine Eiskristalle oder Wassertröpfchen werden mit Aufwinden, die in Gewitterwolken Geschwindigkeiten von über 100 km/h erreichen können, nach oben getragen und stoßen von unten kommend mit den größeren Teilchen zusammen. Da der untere Bereich positiv geladen ist, wird durch den Kontakt eine positive Ladung auf die kleinen Teilchen übertragen, die diese dann weiter aufwärts transportieren. Die dann negativ geladenen großen Tropfen fallen aufgrund ihres größeren Gewichts nach unten. Diese Ladungstrennung verstärkt das außenliegende Feld, was wiederum eine stärkere Induktion in den größeren Teilchen bewirkt.   Es ist sicher, dass dieser Prozess einen großen Beitrag zur Ladungstrennung in Wolken hat, allerdings ist er nur bei starken äußeren Feldern effizient. Es muss also einen Mechanismus geben, der eine Trennung (ohne äußeres Feld) startet.

  Einen solchen Mechanismus sieht man in nichtinduktiven Prozessen: Zum Beispiel kann Ladungstrennung auftreten, wenn Eiskristalle auseinanderbrechen. Beim Gefrieren eines Wassertropfens erstarrt zuerst die äußere Schicht. Dabei spalten sich die Wassermoleküle in positiv geladene Wasserstoffionen (H+) und in negativ geladene WasserstoffSauerstoffionen (OH-) auf, wobei die beweglicheren H+-lonen an den Rand wandern, die langsameren OH-lonen in der Mitte zurückbleiben. Gefriert auch der Kern des Tropfens, so dehnt er sich aus und sprengt die Schale. Dadurch entstehen kleinere, positiv geladene Teile aus der Schale und ein größerer, negativer Teil aus dem Kern.   Ein zweiter, nichtinduktiver Prozess ist der folgende: Stoßen zwei Eiskristalle zusammen, die verschiedene Temperatur aufweisen, so hat nach dem Stoß das wärmere Teilchen im allgemeinen eine negative Ladung, das kältere eine positive.

Der Grund besteht wiederum in der unter-schiedlichen Beweglichkeit von positiven und negativen Ladungen in einem Temperaturgefälle.   5.Die Entladung der Blitze   Wie man mit Hochgeschwindigkeitskameras feststellen konnte, beruht ein Blitz nicht auf einer einmaligen Entladung, sondern er ergibt sich aus einem mehrstufigen Prozess.   Die erste sichtbare Phase ist der sogenannte Stufenleitblitz (man vermutet sogar, dass bereits vorher ein unsichtbarer "Pilotblitz" Bahn geschaffen hat). Der Stufenleitblitz ist ein einige Zentimeter dicker geladener Strahl, der sich schrittweise eine Bahn zum Boden schafft, mit einer durchschnittlichen Schrittlänge von 50 m. Danach stoppt die Entladung für eine Zeitdauer von etwa 50 Mikrosekunden; dabei sammeln sich die Elektronen wiederum an der Spitze und die Entladung geht (50 m lang) weiter.

  Die durchschnittliche Geschwindigkeit des Stufenleitblitzes beträgt etwa 1,5·105 m/s. Ein Kennzeichen des Stufenblitzes sind Verzweigungen, die auf die ungleichmäßige (elektrische) Umgebung zurückzuführen sind.       Ist der Stufenleitblitz etwa 50 m vom Boden entfernt, wandert ein Blitzstrahl, der von        einem hervorstehenden Punkt auf der Erdoberfläche ausgeht, der Spitze des       Stufenleitblitzes entgegen.       Hierauf erfolgt die Haupt oder Rückentladung, die sich mit einer Geschwindigkeit von        5·107 m/s (ein Sechstel der Lichtgeschwindigkeit!) aufwärts bewegt. Dabei bewegt sich       die Stelle des Ladungsausgleichs mit dieser Geschwindigkeit nach oben; die negativen       Ladungen bewegen sich bei dem Ladungsausgleich um ein kleines Stück nach unten.       Diese Rückentladung liefert die größte Energie und bewirkt auch den Donner.

  Nach etwa 3 - 100 ms erfolgt ein sogenannter Pfeilleitblitz von oben nach unten auf dem Weg der Rückentladung (ohne Verzweigung), worauf eine zweite Rückentladung folgt. Diese Abfolge von Pfeilleitblitz und Rückentladung wiederholt sich im Durchschnitt drei bis viermal. Bei jeder Rückentladung werden höhere oder weiter entfernte Ladungsgebiete der Wolken angezapft. Dies kann man sogar mit freiem Auge als Flimmern in der Wolke ersehen.       Aus dem unteren Bereich der Gewitterwolke schiebt sich elektrische Ladung wie ein          Schlauch ruckweise in Richtung Erde vor. Wenn sich dieser negativ geladene Leitblitz der       Erde nähert, werden Elektronen in der Erdoberfläche abgestoßen und zur Seite gedrängt.

      Die Erde ist an dieser Stelle positiv geladen. Nun erfolgt der Ladungsausgleich. Von Spitzen oder Kanten geht ein Gegenblitz aus und trifft mit dem Leitblitz zusammen. Der Leitblitz "frisst" sich in den Gegenblitz hinein - und der eigentliche Hauptblitz entsteht.         6. Entstehung des Donners infolge des Blitzes Der Donner ist die Folge der explosiven Ausdehnung der Luft infolge der extremen Temperaturanstiege im Blitzkanal auf bis zu 30.

000 °C in wenigen Mikrosekunden. Die Tatsache, dass in der Luft Schallwellen bzw. Kompressionswellen überhaupt erzeugt werden können, liegt ganz einfach an der hohen Kompressibilität der Luft (im Gegensatz zu Wasser). In inkompressiblen Medien könnte sich ein Donner nicht ausbreiten. Die Beobachtung, das der Donner in weiterer Entfernung vom Blitz ein auffälliges Rollen zeigt, resultiert aus den unterschiedlichen Laufzeiten der Schallwellen von den einzelnen Punkten im Blitzkanal hin zum Beobachter und aus Reflexionserscheinungen (Echos) an Gegenständen, Wolken und/oder Inversionen. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen breitet sich Schall in der Erdatmosphäre mit etwa 340m/s aus, so dass man aus der Zeit, die zwischen dem Auftreten des Blitzes und dem Donner vergeht, leicht Entfernung des Blitzes schließen kann.

Da Blitzentladungen in Zick-Zack-Bahnen verlaufen, ergibt sich für den Beobachter eine Aufeinanderfolge von lauten und leisen Geräuschen, wobei Lautstärke und Abfolge je nach Position des Beobachters variieren. Das donnern selbst kann man maximal 15 bis 20 Kilometer hören, wobei die Reichweite stark von der Windrichtung, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängt.   Weitere Einzelheiten zum Blitz       Wie oft schlägt ein Blitz ein?    Die Nachladung ergibt sich aus etwa 15 Millionen Gewittern pro Jahr, das sind durchschnittlich 1800 Gewitter, bzw. 300 000 Blitze, die stündlich welt-weit auf die Erde niedergehen (weitaus mehr Blitze gibt es innerhalb einer Gewitterwolke, d. h. zwischen verschieden geladenen Teilen der Wolke).

Natürlich ist die Verteilung der Gewitter nicht gleichmäßig: Die meisten Gewitter gibt es in den Tropen; die Anzahl nimmt zu den Pol-Gegenden hin stetig ab. Da aber Erde und lonosphäre leitend sind, erfolgt ein weltweiter Ladungsausgleich, sowohl in der Erde als auch in der lonosphäre sehr rasch. In Deutschland:       Ebenso wie die durchschnittliche Zahl der Gewittertage pro Jahr regional verschieden ist,        schwankt auch die Zahl der jährlichen Blitzeinschläge (Erdblitze) pro Quadratkilometer         von Gebiet zu Gebiet. Sie nimmt in Deutschland von der Küste bis zu den Alpen von etwa einem Blitzschlag pro Jahr und pro Quadratmeter um das Fünffache zu. Deutschland (Fläche 357.000 Quadratkilometer) wird von etwa 1 Mio.

, Österreich (Fläche 84.000 Quadratkilometer) und die Schweiz (Fläche 41.000 Quadratkilometer) werden von etwa 165.000 Blitzschlägen pro Jahr getroffen. Die Zahl der Erdblitze je Quadratkilometer und Jahr kann grob abgeschätzt werden, wenn man die Zahl der Gewittertage pro Jahr durch zehn geteilt.   Wo treten außer bei Gewittern "Blitze" auf?   Die Erde mit ihrer Atmosphäre kann als großer Kondensator angesehen werden (ein Kondensator besteht im allgemeinen aus zwei Leiterplatten, auf die Ladungen aufgebracht werden können und die durch eine isolierende Schicht getrennt sind).

Die Erdoberfläche trägt eine negative Ladung von etwa 106 C und die oberste Schicht der Atmosphäre eine positive Ladung von +106 C, die Lufthülle bildet die isolierende Schicht. Die Spannung zwischen lono-Sphäre und Erde beträgt etwa 300 000 V und die Stärke des dadurch erzeugten elektrischen Feldes beträgt bei klarem Wetter im Mittel 130 V/m. (Zum Vergleich: Die elektrische Feldstärke unter einer 220 000 V Hochspannungsleitung beträgt einige kV/m). Allerdings sind die Schichten zwischen Erde und lono-Sphäre, die Tropo- und Stratosphäre, nicht völlig isolierend, so dass laufend ein Ladungsaustausch stattfindet. Dieser stete Strom hat eine Stromdichte von etwa 2·10-12 A/m2, was weltweit einen Gesamtstrom von zirka 2000 A ergibt. Dadurch würde aber innerhalb kurzer Zeit ein Ladungsausgleich erfolgen und der Kondensator "Erde" wäre leer.

Dass dies nicht geschieht, beruht darauf, dass die Erde immer wieder nachgeladen wird. Diese Nachladung erfolgt durch die Gewittertätigkeit, genauer durch die Blitzentladungen, die wiederum negative Ladungen auf die Erde bringen.   Zusammenfassend kann man sagen, dass Gewitter nicht nur faszinierende Naturereignisse sind, sondern der wichtigste Bestandteil um die Ladungsverteilung von Erde und Atmosphäre aufrecht zu erhalten. Die Energiequelle für die Gewitter ist letztendlich wiederum unsere Sonne: Sie erwärmt die Luftschichten, worauf diese durch ihre Aufwärtsbewegung die Ladungstrennung in den Wolken bewirken und damit Ausgangspunkt für Blitz und Donner bilden.   Verläuft der Blitz nach unten oder nach oben?   Es erscheint unglaublich, aber der hell aufleuchtende Blitz verläuft - abgesehen von wenigen Ausnahmen bei hohen Gebäuden wie Kirchtürmen oder im Hochgebirge - von unten nach oben! Sekundenbruchteile davor hat zwar eine Vorentladung (Leitblitz) von den Wolken zur Erde stattgefunden, der eine sogenannte Fangentladung "entgegenwächst", doch ist dies fürs Auge kaum wahrnehmbar. Man könnte also sagen, dass der Gesamtblitz seinen Weg zur Erde hinunter und wieder hinauf zu den Wolken nimmt, oder dass er in den Wolken anfängt und auch dort wieder endet.

   Wie heiß, wie dick und wie lang ist der Blitz?   Die bislang höchste gemessene Temperatur liegt bei etwa 30 000 Grad Celsius und wurde für die Dauer einer millionstel Sekunde im Blitzkanal gemessen. Sie übertrifft die Oberflächentemperatur der Sonne um mehr als das Vierfache. Normalerweise hat der Blitz einen sichtbaren Durchmesser von wenigen Zentimetern. Die exakte Bestimmung mit Hilfe der Fotografie ist sehr schwierig. Vertikal verlaufende Blitze haben eine durchschnittliche Länge von fünf bis sieben Kilometer, bei horizontalen Blitzen beträgt die Durchschnittslänge acht bis sechzehn Kilometer. Mit Hilfe von Radargeräten wurden aber auch schon horizontale Blitze über eine Länge von 140 Kilometer festgestellt.

Dagegen können Blitze innerhalb von Wolken auch nur einige Meter lang sein.   Was ist Wetterleuchten?   Wetterleuchten ist das oft grandiose Lichtspiel ferner Blitze, die von Wolkenfeldern widergespiegelt werden. Diese Blitze können so weit entfernt sein, das man ihren Donner nur noch sehr schwach oder gar nicht wahrnimmt (15 bis 20 Kilometer).   Wie schnell ist der Blitz?   Verglichen mit der Lichtgeschwindigkeit von 300 000 Kilometer pro Sekunde bewegt sich der Blitz nur etwa ein Zehntel bis ein Drittel so schnell. Diese Geschwindigkeit würde allerdings ausreichen, um den Blitz in einer Sekunde etwa zweimal um die Erde zu jagen. Die für das Auge kaum wahrnehmbare Vorentladung (Leitblitz) verläuft mit nur einem Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit, also mit 300 Kilometer pro Sekunde.

Einige Durchschnittswerte:                                Durchschnittlicher Wert  Stufenleitblitz                    1,5·105 m/s  Pfeilleitblitz                       2·106 m/s  Rückentladung                   5·107 m/s          Wie hoch sind Spannung, Stromstärke und Energieeinhalt des Blitzes?   Bevor es zur Blitzentladung kommt, können zwischen Gewitterwolken und der Erde Spannungen auftreten im Normalfall beträgt sich die Spannung zwischen den Enden bei ca. 4*108 V es können aber auch Spannungen von einigen 100 Millionen Volt auftreten. Im Blitz selbst fließen dann in Sekundenbruchteilen Ströme von ca. 2000 A in seltenen Fällen können sie jedoch bis zu einigen 200.000 Ampere betragen. Dennoch könnten Blitze unsere Energieprobleme nicht lösen: Bei einer durchschnittlichen Blitzentladung wird nicht mehr Energie freigesetzt, als etwa zehn Liter Heizöl liefern.

.   Wie sehen Blitzspuren aus?   Selbst dann, wenn Blitze - trotz vorhandener brennbarer Materialien! - keine Brände verursachen oder zu sonstigen schweren Sachschäden führen, können sie sehr unterschiedliche Spuren hinterlassen. Schlägt der Blitz in elektrisch gut leitendes Material, z.B. aus Eisen, Aluminium oder Kupfer, sind oft nur geringfügige Einschlagspuren zu erkennen. Anders ist es bei elektrisch schlecht leitenden Materialien, durch die der Blitzstrom unter starker Wärmefreisetzung fließt: Glas, Sand und dünne Drähte schmelzen bzw.

verdampfen, Kunststoffe, Farb- und Lackschichten, Holz sowie Mauerwerk zeigen mehr oder weniger starke Schmauch- und Rußspuren.         Warum leuchtet ein Blitz?   In einem Blitzkanal können Temperaturen bis zu 30 000 Grad herrschen. Diese Energie genügt aber, um Elektronen in Atomen in höhere Energiezustände zu versetzen. Der Rücksprung dieser Elektronen führt zur Aussendung von sichtbarem Licht. Das sichtbare Spektrum des Blitzstrahls besteht hauptsächlich aus Übergängen in Stickstoff- und Sauerstoffatomen.   Gibt es Kugelblitze?   Weil man noch nie einen Kugelblitz auf einen Film oder in ein Foto bannen konnte, werden von vielen Leuten Kugelblitze in dieselbe Kategorie gereiht wie Ufos und Yetis.

Obwohl einige Voraussetzungen eines wissenschaftlichen Beweises, wie Eindeutigkeit des Phänomens oder Reproduzierbarkeit unter gleichen Umständen, nicht gegeben sind, ist unter Physikern und Meteorologen die Existenz von Kugelblitzen unbestritten (wie auch die teilweise Effizienz von Wünschelruten beim Suchen von Wasseradern). Der Grund liegt darin, dass eine sehr große Anzahl von Augenzeugen viele sehr ähnliche Beschreibungen liefern. Die daraus abgeleitete Charakteristik eines durchschnittlichen Kugelblitzes ist die folgende: Ein Kugelblitz ist rund, hat einen Durchmesser von etwa 30 cm und "lebt" etwa 10 Sekunden lang. Er bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 Meter pro Sekunde und erscheint in der (jeweils konstant bleibenden) Farbe weiß, gelb, rot orange oder blau. Die meisten Kugelblitze werden während oder knapp vor einem Gewitter beobachtet; die Hälfte der Blitze lösen sich in einer Explosion auf, die andere Hälfte erlöscht langsam oder bricht in Teilen auseinander.   In den letzten Jahren haben sich zwei Erklärungen für den Kugelblitz gebildet:   Aus den Eigenschaften, insbesondere der Lebensdauer ergibt sich, dass dabei elektrische und chemische Prozesse eine Rolle spielen.

Schwere, geladene Teilchen verbinden sich und bilden einen geladenen Komplex. Dies liefert eine Oberflächenspannung wie bei einem Wassertropfen und liefert die Stabilität des Kugelblitzes. Die Chemie (ein komplizierter Mehrstufenprozess) bewirkt eine Speicherung der Energie über einen längeren Zeitraum (Sekunden). Das Leuchten des Kugelblitzes ergibt sich durch Strahlung des Komplexes, da dieses eine Temperatur von etwa 2000 °C und mehr besitzt. Die Farbe des Kugelblitzes ist durch seine unterschiedliche chemische Zusammensetzung gegeben.   Im Jahre 1955 machte der russische Physiker P.

L. Kapitza den Vorschlag, die Entstehung von Kugelblitzen auf hochfrequente Radiowellen zurückzuführen. Solche Wellen entstehen in Gewittern und durch Interferenz können sich stehende Wellen und örtlich begrenzte Regionen hoher Intensität ausbilden. Diese Theorie hat experimentelle Unterstützung erfahren, als es im Jahre 1991 zwei Japanern gelungen ist, mit Mikrowellen Kugeln aus heißem Plasma zu erzeugen. Diese Kugeln haben bemerkenswerte Ähnlichkeit mit Kugelblitzen: Sie "leben" einige Sekunden bis Minuten lang und wandern als leuchtende Gebilde über gewisse Distanzen, wobei sie außerdem Hindernisse durchdringen können   Wie werden Blitze fotografiert oder gefilmt?   In der Dämmerung oder nachts ist es bei Gewitter ohne weiteres möglich, Blitze zu fotografieren. Erforderlich sind - eine Kamera mit eingebauter Vorrichtung zur Dauerbelichtung ("B" auf der Zeitskala) - ein Drahtauslöser - ein Stativ - ein Farb- oder Schwarz-Weiß-Film mit einer Empfindlichkeit von mindestens 18 DIN    (50 ISO, 50 ASA).

Diese Ausrüstung erlaubt beliebig lange und nicht verwackelte Zeitaufnahmen, so dass - bei möglichst weiter Blende - auch mehrere Blitze hintereinander fotografiert werden können. Für das Filmen von Blitzen ist die Verwendung eines Stativs ebenfalls ratsam. Dagegen spielt die Empfindlichkeit des Films kaum eine Rolle. Besonders eindrucksvolle Aufnahmen gelingen mit einem Weitwinkel - Objektiv. Beim Fotografieren oder Filmen sollte man aber auch an die eigene Sicherheit denken und einen trockenen, ungefährlichen Standort wählen, etwa innerhalb eines Gebäudes.   Warum kann der Blitz Brände, Explosionen oder sonstige Sachschäden verursachen?   Der Blitzschlag verläuft in mehreren Entladungsstufen.

Während der Hauptentladung fließt ein sehr hoher, kurzzeitiger Stoßstrom über das getroffene Objekt. Meistens steigt der Stoßstrom im Millionstel-Sekunden-Bereich auf seinen Höchstwert von einigen 10.000 Ampere an und klingt dann in weniger als einer tausendstel Sekunde wieder ab. Oft weisen Blitze aber auch Mehrfachentladungen (Teilblitze) auf. Sie entstehen dadurch, dass sich nach einer Unterbrechung von einigen zehntausendstel bis zu einigen tausendstel Sekunden in dem noch gut leitfähigen Blitzkanal der Hauptentladung ein neuer Leitblitz zur Erde vorschiebt. Die sich anschließende Teilentladung hat einen erneuten Stoßstrom über das getroffene Objekt zu Folge.

Es wurden schon bis zu 40 solcher aufeinanderfolgenden Teilblitze registriert, was sich optisch mitunter durch das "Flackern" des Blitzes bemerkbar macht. Manchmal kann sich an einen Stoßstrom noch ein sogenannter Stromschwanz mit einigen 100 Ampere anschließen, was der Stromstärke beim Elektroschweißen entspricht. Findet der Blitzstrom an seinem Einschlagpunkt keinen elektrisch gut leitenden Weg zur Erde, kann er die von ihm durchflossenen Sachen oder benachbarte Gegenstände so stark erhitzen, dass deren Zündtemperatur erreicht wird und damit ein Brand entsteht oder sogar eine Explosion stattfindet (zündender Blitz). Besonders leicht lassen sich beispielsweise reetgedeckte Dächer, Lager aus Heu, Stroh oder Papier sowie explosionsgefährliche Stoffe in fester, flüssiger oder gasförmiger Form entzünden. Blitze mit großem Stoßstrom wählen ihren Weg oft über feuchte Bauteile (Kamine, Dächer, Wände) oder Spalten in Bäumen, wobei explosionsartig Wasserdampf gebildet wird. Dadurch können nicht nur Holzbalken, Dachziegel oder Kaminsteine, sondern ganze Dach- und Wandteile beschädigt oder zerstört werden, ohne dass es zum Brand kommt (nicht zündender oder kalter Blitz).

Wie kann ich mich und mein Haus sinnvoll vor Blitzen schützen?   Ziehen bestimmte Baumarten, geologische Besonderheiten oder geographisch bevorzugte Gebiete den Blitz an?   Es ist ein Märchen, dass Buchen sicherer sind als Eichen oder Weiden. Bestimmte Baumarten üben auf Blitze ebenso wenig eine besondere Anziehungskraft aus wie geologische Verhältnisse - beispielsweise Erz- und Wasseradern oder Gestein mit natürlicher radioaktiver Strahlung. Die Auswertung von Statistiken, die weltweit über Jahrzehnte erstellt wurden, hat außerdem gezeigt, dass es neben Regionen mit unterschiedlicher Gewitterhäufigkeit keine eng begrenzten Gebiete - sog. "Blitznester" - gibt, in denen Blitze bevorzugt einschlagen. Dagegen werden alleinstehende Bäume oder Baumgruppen, insbesondere mit weit herausragenden Ästen, relativ häufig vom Blitz getroffen.   Schlägt der Blitz immer an der höchsten Stelle ein?   Der Blitz bevorzugt definitiv keine bestimmten Punkte, seine Richtung hängt allein von der Verteilung der elektrischen Ladung in den Wolken ab.

Dennoch spielt die Oberflächenstruktur der freien Natur oder von Gebäuden für die Einschlagstelle des Blitzes eine gewisse Rolle, da er auf den letzten hundert bis zehn Metern zur Erde tatsächlich hohe Punkte öfter trifft als niedrige. Aus diesem Grunde wird bei der Installation von Blitzschutzanlagen auf Gebäuden immer dafür gesorgt, dass über das Dach hinausragende Schornsteine oder Fernsehantennen in das Schutzsystem einbezogen werden.       Zieht Metall den Blitz an?   Der Blitz trifft ebenso häufig Metalle wie auch weniger gut leitende Materialien. Dazu zählen beispielsweise nasses Holz oder nasses Mauerwerk. Gleiches gilt für die, verglichen mit Holz gut leitenden Körper von Menschen und Tieren. Deshalb besteht für Menschen auf einer Wiese die gleiche Gefahr, vom Blitz getroffen zu werden, wie für einen Metallpfahl an derselben Stelle.

Metalle bergen als gute Leiter allerdings die zusätzliche Gefahr, dass sie den Blitzstrom über größere Strecken weiterleiten. Deshalb muss man sich bei Gewitter von ausgedehnten Einrichtungen aus Metall, wie Zäunen oder Geländern, auf jeden Fall fernhalten. Dies gilt auch für elektrische Weidezäune, die im übrigen zum Schutz des Gebäudes, an das sie angeschlossen sind, an der Anschlussstelle über eine Trennfunkenstrecke geschützt sein müssen.   Welchen Schutz vor Blitzschlag bietet das Auto?   Kraftfahrzeuge wurden schon öfter vom Blitz getroffen. Meist geschah den Insassen nichts, weil die Metallkarosserie einer Limousine oder das Fahrerhaus aus Metall eines Lastwagens oder Traktors als sogenannter Faradayscher Käfig wirkt. Michael Faraday, ein berühmter englischer Physiker und Chemiker (1791 bis 1867), bewies mit Experimenten, dass alle elektrischen Ströme - so auch der Blitz - über die Außenseite eines Metallkäfigs fließen und keine elektrischen Effekte innerhalb des Käfigs hervorrufen.

Um das Eindringen des Blitzes zu verhindern, ist keine vollkommen geschlossene Metallhülle erforderlich. Es genügt bereits ein relativ breitmaschiger metallener Käfig, wie er bei Limousinen vorhanden ist. Cabriolets sind weniger sicher, jedoch können sie bei geschlossenem Verdeck schützen, wenn entweder ein Dachgerüst oder der Überrollbügel aus Metall besteht. Unabhängig von seiner Wirkung als Faradayscher Käfig bietet das Auto den Insassen keine Garantie für absolut gefahrloses Fahren. Wenn es blitzt und donnert, kann der Fahrer durch Blendung oder Erschrecken spontan die Kontrolle über sein Fahrzeug verlieren. Außerdem haben Versuche gezeigt, dass bei Blitzschlag Gefahr für die Reifen besteht.

Da Reifengummi gut isoliert, setzt der Blitz beim Durchgang vom Stahlmantel zur Reifenlauffläche - als Folge des hohen elektrischen Widerstandes - große Wärmemengen frei, wodurch erhebliche Beschädigungen möglich sind.   Was sollen Zweiradfahrer unterwegs bei Gewitter tun?   Am besten in einem Haus, in einem Kraftfahrzeug oder unter einer Brücke aus Stahl oder stahlbewehrtem Beton - metallene Brückenteile und das Zweirad nicht berühren ! - Schutz suchen und das Ende des Gewitters dort abwarten. Ist keines dieser Ziele weit und breit in Sicht, empfiehlt es sich abzusteigen, sich vom Fahrrad oder Motorrad einige Meter zu entfernen und in Hockstellung in einer Bodenmulde Niederzukauern.   Können Flugzeuge und Raketen vom Blitz getroffen werden?   Es kommt durchaus vor, dass ein Blitz auch Flugzeuge in der Luft oder am Boden trifft. Meist bleibt dies ohne Folgen, weil die metallene Flugzeughülle die Passagiere nach dem Faradayschen Prinzip wie im Auto - oder auch im Eisenbahnwagen oder in der Gondel einer Seilbahn - schützt. Im allgemeinen ist das mit Gewittern verbundene unruhige Flugwetter (Turbulenzen) viel gefährlicher als der Blitz.

Blitzschlag kann allerdings die elektronischen Instrumente an Bord beschädigen. Das Blitze auch Raketen treffen können, zeigte sich beim Start des amerikanischen Mondschiffes Apollo 12. Unmittelbar nach seinem Start auf Kap Kennedy wurde es zweimal in einem Zeitabstand von 16 Sekunden von Blitzen getroffen. Die Witterungsbedingungen für diesen Raumflug waren im Augenblick des Startes denkbar ungünstig, da dunkle Gewitterwolken am Himmel hingen. Trotzdem wurde - wohl um das Gesamtunternehmen nicht in Fragen zu stellen - der Start freigegeben. So kam es rund 36 Sekunden danach zum ersten Blitzeinschlag, der kurzzeitig die Stromversorgung der Raumkapsel außer Funktion setzte.

Nach übereinstimmenden Beobachtungen soll diese atmosphärische Entladung zwischen der Erde und dem erdschwindenden Mondschiff erfolgt sein. Die Entladung hatte sich vom Boden aus in Richtung des Feuerschweifes der Rakete fortgepflanzt. Aller Wahrscheinlichkeit nach dürfte das Raumschiff in eine mit elektrischen Ladungen angehäufte Gewitterwolke vorgestoßen sein. Der Gasstrahl der Rakete bildete eine elektrisch leitfähige Gassäule, die geradezu geeignet war, die Entladung zwischen der Erde und der Gewitterwolke hervorzurufen. Der zweite Einschlag, etwa 52 Sekunden nach dem Start, bewirkte einen kurzzeitigen Ausfall der Steuersysteme. Viele Anzeichen sprechen dafür, dass die über 100 Meter lange Mondrakete zwei in den Gewitterwolken vorhandene, gegenpolige Landungsansammlungen überbrückt und dadurch einen Wolke-Wolke-Blitz verursacht hatte.

Man kann von großem Glück sprechen, dass beide Blitzschläge zu keinen ernsthaften Folgen führten.   Seit wann gibt es Blitzschutzanlagen, wie wirken sie und wie sind sie aufgebaut?   Um die Mitte des 18. Jahrhunderts errichtet man an verschiedenen Orten Blitzauffangstangen für Experimentierzwecke. Die erst dem Schutz von Gebäuden dienende Blitzschutzanlage wurde wohl im Jahre 1754 gebaut: Der Mönch und Naturforscher Prokop Divisch aus Ostböhmen ließ diese Anlage Kloster Brendlitz in Mähren erstellen. Die Wirksamkeit eines Wetterableiters war damals unter den Gelehrten noch heftig umstritten. Planer und Erbauer derartiger Anlagen wurden oft der Gottlosigkeit bezichtigt, ihre Werke immer wieder von aufgebrachten Menschen zerstört.

Doch schon wenige Jahre später wurden allerorts Blitzschutzanlagen für Kirchen, Türme und sogar Wohnhäuser "zur menschenmöglichen Abwendung des Unglücks durch Blitzstrahlen" errichtet. Manchmal wird behauptet, dass Blitzableiter die Wolken während eines Gewitters entladen und damit Blitzeinschlägen vorbeugen. Das ist nicht richtig. Die Blitzschutzanlage sorgt dafür, dass im Falle eines Einschlages der Blitzstrom gefahrlos zur Erde abgeleitet wird und somit keine Brände oder sonstige Schäden - beispielsweise am Dach oder an den Wänden, am Kamin, an der Antenneanlage oder im Gebäudeinneren - entstehen. Das Vorhandensein oder Fehlen einer Blitzschutzanlage ändert also nicht die Wahrscheinlichkeit eines Blitzschlages, wohl aber die Gefahr möglicher Schäden.   Aufbau einer Blitzschutzanlage   Unter einer Blitzschutzanlage versteht man die Gesamtheit aller Einrichtungen für den äußeren und inneren Blitzschutz der zu schützenden Objekte.

Zum äußeren Blitzschutz gehören alle außerhalb, an und in dem schützenden Objekt verlegten und bestehenden Einrichtungen zum Auffangen und Ableiten des Blitzstromes in die Erdungsanlage. Hierzu zählen metallene Leitungen - meist aus verzinktem Stahl- oder Kupferdraht -, mit denen der Faradaysche Käfig in grobmaschiger Form um das Dach hinausragende Schornsteine, Lüftungsrohre oder Lichtkuppeln werden mit Fangstangen versehen, die mit den Fangleitungen auf dem Dach verbunden sind. Ein von der Fangreinrichtung aufgenommener Blitzstrom wird über die an oder in den Gebäudewänden herabführenden Ableitungen zur Erdungsanlage gelenkt, die den Strom möglichst großflächig dem Boden zuführt. Standrohre von Überdachantennen werden mit der Blitzschutzanlage auf kürzestem Weg verbunden.   Der innere Blitzschutz ist die Gesamtheit der Maßnahmen gegen die Auswirkungen des Blitzstromes und seiner elektrischen und magnetischen Felder auf metallene Installationen und elektrische sowie elektronische Anlagen im Bereich der baulichen Anlage. Er umfasst auch den Blitzschutz - Potentialausgleich, mit dem schadenträchtige Spannungsunterschiede während eines Blitzschlages vermieden werden.

Im Rahmen des Blitzschutz - Potentialausgleiches wird die Blitzschutzanlage mit metallenen Konstruktionen über Leitungen oder Trennfunkenstrecken, falls erforderlich auch mit Teilen von elektrischen Anlagen über Überspannungsschutzgeräte, verbunden. Normalerweise werden zum Schutz von Starkstromanlagen Ventilableiter in die Elektroverteilung eingebaut. Sind hochempfindliche elektronische Geräte und Anlagen vor Gewitterüberspannungen zu schützen, reicht dieser Grobschutz nicht aus. Er muss durch einen Feinschutz ergänzt werden, der die Überspannungen auf so niedrige Werte begrenzt, die beispielsweise für Mess-, Steuer- und Regel-Anlagen, EDV-Anlagen, Heizungs-, Klima- und Lüftungsgeräte sowie Alarmanlagen oder Computer völlig ungefährlich sind. . Lassen sich Blitzeinschläge registrieren?   Blitzeinschlagzähler werden in die Ableitung eingebaut, welche die Fangeinrichtung auf dem Dach mit der Erdungsanlage im Boden verbindet (äußere Blitzschutzanlage).

Mit ihnen lässt sich die Zahl der Blitzeinschläge mit Stromstärken von 200 bis 100.000 Ampere registrieren.   Wie groß ist der jährliche Schaden durch Blitzschlag?   Ebenso wie Mensch und Tier im Freien bei Gewitter durch direkte oder indirekte Blitzschläge gefährdet sind, können Gebäude und deren Inhalt durch unmittelbaren Blitzschlag direkt oder durch Blitzschlag in der Umgebung indirekt Schaden erleiden. Direkte Blitzschläge rufen Brände, Explosionen (zündender Blitz) oder Schäden durch Krafteinwirkung (nicht zündender oder kalter Blitz) hervor. Sie treten zwar wesentlich seltener auf als indirekte Blitzschläge, erfordern jedoch höhere Entschädigungen von der Versicherungswirtschaft.   Von den Feuerversicherern wurden 1983 für Schäden an Gebäuden und deren Inhalt bezahlt:   Deutschland         Blitzschläge        Schadenaufwand 1983 direkt:          53302                 103,4 Mio.

DM  1985 direkt:          105170              183,6 Mio. DM   Diese Zahlen liefern ein unvollständiges Bild. Der für die Volkswirtschaft der genannten Länder tatsächlich entstandene Schaden liegt wesentlich höher, weil nicht oder nicht ausreichend versicherte beziehungsweise versicherbare Werte bei den Entschädigungsleistungen unberücksichtigt bleiben. Dazu zählen etwa   Welche Blitzschäden an Gebäuden und deren Inhalt ersetzt die Versicherung?   Für Schäden durch direkten Blitzschlag besteht Versicherungsschutz im Rahmen einer Feuer-, Wohngebäude- oder Hausratversicherung. Aus indirekten Blitzschlägen resultierende Überspannungsschäden an zum Hausrat zählenden elektrischen Anlagen und Geräten können ebenfalls versichert werden. Als Sonderfall ist der Einschluss von Überspannungsschäden, die sowohl durch direkten oder indirekten Blitzschlag als auch durch Kurzschluss, Lichtbogen, atmosphärische Elektrizität oder Induktion entstehen, bei der Neuwertversicherung von Elektro- und Gasgeräten des Hausrats möglich.

Bei Neuabschlüssen derartiger Versicherungen setzen die Versicherungen heute VDE-gerechte Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen voraus.   Was kann man bei einem Gewitter im Freien tun?   In freier Natur gibt es zwei Gefahren:   Man ist selbst der höchste Punkt der Umgebung und kann direkt vom Blitz getroffen werden. Der Blitz schlägt in unmittelbarer Nähe eines Menschen ein und wirkt indirekt auf ihn ein, weil sich der Strom im Boden in alle Richtungen ausbreitet und einen sogenannten Spannungstrichter verursacht. Dabei ist eine hohe Schrittspannung zwischen den Füßen noch 20 Meter von der Einschlagstelle entfernt möglich. Diese Schrittspannung kann einen gefährlich hohen Strom durch den Körper treiben. Man wird dabei in der Regel nicht getötet, erleidet aber zumindest Verbrennungen oder auch vorübergehende Lähmungen.

  Diese Gefahr wird wesentlich geringer, wenn man - möglichst in einer nicht vom Regen überschwemmten Bodenmulde - in die Hocke geht, die Arme um die Beine schlingt und vor allem die Füße dicht nebeneinander setzt, so dass die Schrittspannung so gering wie möglich bleibt. Man soll sich keinesfalls flach auf den Boden legen, weil durch die größere Berührungsfläche ein wesentlich höherer Teil des Blitzstromes durch den Körper fließen kann. Kühe, Pferde und ähnlich große Vierbeiner sind bei indirektem Blitzschlag noch wesentlich stärker gefährdet als Menschen, da sie einen viel größeren Spannungsunterschied zwischen Vorder- und Hinterbeinen überbrücken. Deshalb und wegen der besonderen Gefahr des Direkteinschlages wird Reitern dringend empfohlen, bei herannahenden Gewittern abzusitzen und einen blitzgeschützten Ort aufzusuchen.   Gefährliche Stellen, die man bei Gewitter auf jeden Fall vermeiden sollte, sind:   - Waldränder mit hohen Bäumen - Hügel- oder Dünenspitzen - Metallzäune (sie können ohne ausreichende Erdung den Strom hundert Meter und weiter    leiten) - alleinstehende Bäume, vor allem mit weit herausragenden Ästen   Ein Gewitter ist gefährlich nah, wenn die Zeitspanne zwischen Blitz und Donner weniger als zehn Sekunden beträgt. Man sollte dann versuchen, Zuflucht zu finden   - im Auto - in einem Gebäude (am besten mit Blitzschutzanlage) - in einem Wald (wobei der Abstand zu Baumstämmen und niedrigen Ästen größtmöglich,    mindestens jedoch drei Meter sein sollte)   Zieht ein Gewitter so überraschend auf, dass man keine geeignete Zuflucht mehr finden kann und der Donner dem Blitz in weniger als fünf Sekunden folgt, bleibt nur noch, sich - wie erwähnt - in der Hocke auf den Boden zu kauern.

Ist man in einer Gruppe unterwegs, muss man mindestens drei bis fünf Meter Abstand voneinander halten.   Häufigstes Fehlverhalten:   - Laufen oder sich flach auf den Boden legen - Aufenthalt am Waldrand oder unter einzelnen Bäumen - zu geringer Abstand voneinander - Berühren von metallenen Gegenständen   Schützt ein Gebäude bei Gewitter?   Zweifellos bietet ein Gebäude, sofern es nicht nur aus Holz und Stroh, sondern hauptsächlich aus Stein, Beton oder Stahl erbaut wurde, wesentlich besseren Schutz als die freie Natur. Optimal ist ein Haus mit vollständiger Blitzschutzanlage. Falls keine Blitzschutzanlage vorhanden ist, wird der einschlagende Blitz mehreren leitfähigen Wegen folgen, um die Erde zu erreichen. Dazu können alle metallenen Bauteile dienen, beispielsweise Dachrinnen und Fallrohre, Rohre der Zentralheizung und für die Wasserversorgung sowie elektrische Leitungen oder Antennenkabel. Wenn mehrere dieser Leiter - einschließlich der Bewehrung von Stahlbeton - hinreichend schlüssig miteinander und mit der Erdungsanlage verbunden sind (Potentialausgleich) und damit den Strom gut ableiten, besteht bei Blitzschlag normalerweise für Personen im Haus keine unmittelbare Gefahr.

Andererseits kann ein Blitz bei fehlender Blitzschutzanlage relativ leicht einen Brand hervorrufen.   Wann benötigt ein Gebäude eine Blitzschutzanlage? Bei Beantwortung dieser Frage müssen sowohl Höhe und Umgebung als auch Bauart, Nutzung und Inhalt eines Gebäudes betrachtet werden.   Unabhängig von behördlichen Auflagen sollen Gebäude auf jeden Fall eine Blitzschutzanlage erhalten, wenn sie ihre Umgebung deutlich überragen und eine "weiche" Dacheindeckung aus beispielsweise Holz, Reet, Stroh vorliegt oder normal- beziehungsweise leichtentflammbare Stoffe, z.B. als Dämmmaterial im Dachbereich, eingebaut sind, explosionsgefährliche Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase gelagert werden einmalige, nicht wiederbeschaffbare Werte, wie in Museen, Kirchen oder Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, vorhanden sind. Der Technische Überwachungsverein (TÜV) Rheinland in Köln hat eine Checkliste erarbeitet, wonach der Einbau einer Blitzschutzanlage als notwendig, empfehlenswert oder unnötig bewertet werden kann.

  Können elektrische Geräte und Anlagen trotz vorhandener Blitzschutzanlage bei Gewitter zerstört oder außer Betrieb gesetzt werden?   Es lässt sich nicht ausschließen, dass der Blitzstrom bei seinem Versuch, die Erde zu erreichen, selbst bei vorhandener Blitzschutzanlage die elektrischen Leitungen eines Hauses mitbenutzt - sie sind ja in den inneren Blitzschutz eingebunden. Dabei können Kurzschlüsse auftreten, die zwar durch das Ansprechen der Sicherungen oder - falls vorhanden - der Fehlerstromschutzschalter zu Stromausfall mit möglichen Folgeschäden, zum Beispiel durch Ausfall von Heizung, Klimaanlage oder Kühlgeräten, nicht aber zu Schäden an den elektrischen Geräten selbst führen.   Zur Beachtung: Ausgelöste Sicherungen und Fehlerstromschutzschalter erst nach Ende des Gewitters wieder in Betrieb nehmen! Dagegen lassen sich Schäden durch Überspannungen bei Gewitter (indirekte Schäden) an elektrischen Anlagen und Geräten nur durch Ziehen des Steckers vom elektrischen Netz oder dadurch vermeiden, dass neben dem äußeren Blitzschutz auch der innere Blitzschutz mit angepassten Überspannungsschutzeinrichtungen konsequent ausgeführt ist.   Gerade durch die Verwendung von Mikroprozessoren sind moderne Systeme und Geräte gegen Überspannungen so empfindlich geworden, dass sie ohne Maßnahmen für den inneren Blitzschutz bereits durch Blitzeinschläge in einer Entfernung bis zu etwa einem Kilometer gestört bzw. zerstört werden können. Verantwortlich hierfür sind nicht nur die in Leitungssysteme übertragenen Blitzteilströme, sondern auch die elektromagnetischen Felder des Blitzkanals.

Deshalb kommt dem inneren Blitzschutz von überspannungsempfindlichen Anlagen, die ständig verfügbar sein müssen, ganz besondere Bedeutung zu. Dies ist z.B. bei Datenverarbeitungszentralen, Mess-, Steuer- und Regelanlagen der Industrie, Intensivstationen vom Krankenhäusern sowie Leitstellen (für Flugüberwachung, Polizei, Feuerwehr, Energieversorgung, öffentlichen Verkehr) der Fall. Aber auch sämtliche Stromverbraucher mit Fehlerstromschutzschaltern, die unbewacht arbeiten, wie Kühlschränke in Wochenendhäusern, Lüfter in Intensivtierhaltungen oder Pumpenanlagen in Fabriken, können heute durch den Einbau stoßstromfester Fehlerstromschutzschalter mit adaptierbaren Überspannungsableitern überspannungsfest gemacht werden.   Soll bei Gewitter das Antennenkabel aus dem Fernsehgerät gezogen werden?   Bislang war es - trotz Blitzschutzanlage - notwendig, die Antennen- und Netzstecker von Rundfunk- und Fernsehgeräten bei herannahendem Gewitter oder bei längerer Abwesenheit aus der Steckdose zu ziehen, da es ansonsten zu Überspannungsschäden kommen konnte.

Jetzt gibt es jedoch im Fachhandel ein Schutzgerät, den HE-Protektor, mit dem gefahrloses Rundfunkhören und Fernsehen auch bei Blitzeinschlag in die Antenne möglich ist, sofern diese eine vorschriftgemäße Erdung besitzt. Der trotz Antennenerdung noch durch die Antennenzuleitung fließende Blitzteilstrom wird vom HE-Protektor, der wie ein Bypaß wirkt, über das Stromnetz zur Potentialausgleichsschiene und von dort gefahrlos zur Erde abgeleitet.   Darf man bei Gewitter telefonieren?   Sofern das Haus durch Erdkabel mit dem ebenfalls unterirdisch verlegten öffentlichen Telefonnetz verbunden und die Telefonanlage an den Potentialausgleich angeschlossen ist, besteht so gut wie keine unmittelbare Gefahr. Gefährdet sind dagegen Fernsprechteilnehmer, wenn das Telefon über eine auf Masten verlegte Zuleitung angeschlossen ist. In solchen Fällen, die insbesondere im Gebirge noch häufig anzutreffen sind, soll bei Gewitter vorsorglich nicht telefoniert und ein begonnenes Gespräch abgebrochen werden. Bei allen Zuleitungsformen besteht allerdings die Gefahr der Beschädigung des Telefons, einer Telefonanlage, eines Faxgerätes oder eines Modems.

Die Fernmeldekabel sollen daher beim Gebäudeeintritt nicht nur mit ihrem Schirmmantel an eine vorhandene Erdung angeschlossen werden. Zusätzlich werden die eigentlichen Leitungen über spezielle BZT-zugelassene Schutzgeräte gegen Überspannungen gesichert. Im Einzelfall muss der Einbauort mit der Telekom abgestimmt werden.   Darf man sich bei Gewitter duschen oder baden?   Bei Blitzeinschlag kann zumindest ein Teil des Blitzstromes seinen Weg über die metallenen Wasserleitungen suchen. Trotzdem besteht beim Berühren des Wasserhahnes, beim Duschen oder gar Baden keine Gefahr, wenn das Rohrnetz der Wasserversorgung vorschriftgemäß an die Potentialausgleichsschiene (Erdung) angeschlossen ist.   Wie soll man sich bei Gewitter auf dem Sportfeld verhalten?   Auf Sportfeldern kommt es - wie bei sonstigen Veranstaltungen im Freien - immer wieder zu Blitzunfällen, wenn Menschen die höchsten "Punkte" der Umgebung sind.

Die Gefahr wird durch aufgespannte Regenschirme vergrößert, da diese noch weiter aus der Umgebung herausragen. Es ist daher ratsam, Regenschirme, Fahnen und ähnliches auf den Boden zu legen und das Spiel zu unterbrechen, bis das Gewitter vorbeigezogen ist.   In Stadien sind die Zuschauer auf offenen Tribünen am stärksten durch Blitz gefährdet. Ist dagegen eine Überdachung aus Stahl oder Stahlbeton vorhanden, vermindert sich die Gefahr durch Blitzschlag erheblich. Eine besondere Gefährdung besteht für Besucher in unmittelbarer Nähe von Licht- und Fahnenmasten, die zwar in der Regel mit einer Erdungsanlage ausgestattet sein müssen, von denen aber unter Umständen der Blitzstrom überspringen kann. Von derartigen Masten soll man deshalb mindestens drei Meter Abstand halten.

Sofern sich Schiedsrichter oder Veranstalter entschließen, ein Spiel oder einen Wettkampf wegen eines Gewitters zu unterbrechen oder gar abzubrechen, muss vor allem Vorsorge getroffen sein, dass es zu keiner Panik kommt. Sonst könnte es unter Umständen mehr Opfer geben als durch Blitzschlag.   Wie verhält man sich bei Gewitter auf dem Golfplatz?   Einer der gefährlichsten Orte bei einem Gewitter ist das Golfgelände. In Amerika, wo mehr Golf als in Europa gespielt wird, ereignen sich etwa 20 Prozent aller Blitzunfälle mit verletzten oder getöteten Personen auf Golfplätzen. Der Spieler Lee Trevino ist eines der bekanntesten Opfer: Zusammen mit zwei anderen Spielern wurde er während der "Western Open" vom Blitz getroffen und zu Boden geschleudert. Nach einem langen Leidensweg und einer komplizierten Rückenoperation ein Jahr nach dem Unfall konnte er, dank enormer Willenskraft, seinen Weg zurück zur Spitze finden.

Die bisher gegebenen Ratschläge über das Verhalten im freien Gelände machen deutlich, dass ein Golfplatz bei Gewitter fast nur aus risikoreichen Stellen besteht:   - Die in den Greens steckenden Fahnenstangen sind bevorzugte Blitzeinschlagspunkte - Nasse Golfschläger und aufgespannte Regenschirme vergrößern die Wahrscheinlichkeit    eines Blitzschlags. Deshalb die Golftasche samt Regenschirm solange auf den Boden    legen, bis das Schlimmste vorbei ist   Schutzhütten aus Holz sind nur sicher, wenn sie mit einer Blitzschutzanlage ausgerüstet sind, was leider viel zu selten der Fall ist. Ansonsten können sie bei Blitzschlag eher zur regelrechten Falle werden. Dabei wäre es mit relativ einfachen Mitteln und Kosten möglich, Schutzhütten ausreichend gegen Blitzschäden zu schützen. Ist keine sichere Schutzhütte vorhanden und sind das Auto, das nächste Haus oder ein Wald zu weit entfernt, bleibt nur übrig, sich - wie erwähnt - in der Hocke auf den Boden zu kauern.       Wie verhält man sich im Zelt oder Wohnmobil während eines Gewitters?   Wer sich bei Gewitter in einem Zelt aufhält, trägt natürlich ein weit größeres Risiko, vom Blitz getroffen zu werden, als in einem Haus.

Man kann allerdings die Gefahr verringern, wenn man das Zelt am richtigen Platz aufbaut. Deshalb ein Zelt nie an exponierten Stellen aufstellen, beispielsweise neben Masten und Stangen, am Waldrand oder unter einem alleinstehenden Baum oder dessen weit ausladenden Ästen. Alle diese "herausragenden" Erhebungen sind ein bevorzugtes Ziel für den Blitz. Im offenen Feld oder gar auf Hügeln, wo das Zelt zwangsläufig den höchsten Punkt darstellt, ist es besonderes gefährlich. Einen wesentlich besseren Zeltplatz findet man im Wald oder unter einer größeren Baumgruppe, sofern der Abstand zu Baumstämmen mindestens drei Meter beträgt. Im Zelt selbst sollte man sich bei einem Gewitter auf eine einigermaßen isolierende, also zumindest trockene Matratze kauern, den Abstand zu den Zeitstangen so groß wie möglich halten und die Zeltwand nicht berühren.

Das sind nur wenige einfache, aber doch sehr wirksame Maßnahmen gegen Blitzschlag beim Zelten. Befindet man sich in einem Wohnwagen oder Wohnmobil mit metallener Außenhaut, gilt das Prinzip des sicheren Schutzes durch den Faradayschen Käfig genauso wie für das Auto. Voraussetzungen ist aber, dass aufklappbare Dächer geschlossen sind die externe Stromversorgung durch Herausziehen des Netzsteckers unterbrochen und die Kabelzuführung mindestens einen Meter vom Wohnwagen oder Wohnmobil entfernt abgelegt wurde alle übrigen Leitungs- und Kabelzuführungen, zum Beispiel für das Telefon und den Antennenanschluss, getrennt wurden. Falls der Antennenmast ausziehbar ist, soll er eingefahren werden. Die Antenne muss geerdet, das heißt mit dem Metallrahmen des Wohnwagens oder - besser - mit einem in den Boden geschlagenen Erderspieß aus Metall leitend verbunden sein. Bei Wohnwagen und Wohnmobilen mit festem Standort wird empfohlen, die Fernsehantenne getrennt auf einem mindestens fünf Meter entfernten Metallrohr zu installieren.

Personen im Wohnwagen oder Wohnmobil sollten bei Gewitter vorsorglich den direkten Kontakt mit Leitungen und metallenen Gegenständen meiden. Bei Wohnmobilen mit einer nichtmetallenen Außenhaut kann der Blitzschutz durch Aufsetzen eines Dachgepäckträgers aus Metall verbessert werden. Dieser muss ebenso wie die metallenen Zierleisten an den vier Ecken des Aufbaus mit einem Draht aus galvanisierten Stahl oder Aluminium (Querschnitt sechs Quadratmillimeter) mit dem Fahrgestell verbunden sein. Noch wirksamer ist eine zusätzliche Erdung über einen in den Boden geschlagenen Erderspieß aus Metall. Ist ein Faradayscher Käfig in Form eines Autos oder eines Wohnmobils mit metallener Außenhaut vorhanden, bieten Gemeinschaftsräume (z.B.

Speise- oder Waschräume), die mit einer Blitzschutzanlage versehen sind, jederzeit Sicherheit.   Wie kann man der Blitzgefahr im Gebirge vorbeugen?   Gewitter in den Bergen sind schon deswegen gefährlich, weil man sie oft zu spät erkennt. Vor jeder Bergwanderung sollte man den örtlichen Wetterbericht studieren und zusätzlich das Barometer beobachten (fallender Luftdruck deutet auf Wetterverschlechterung hin). Außerdem muss man sich strikt an die Ratschläge von Bergführern halten. Diese Männer kennen die Gegend und das lokale Wetter aus langjähriger Erfahrung und haben oft den "7. Sinn" für drohende Gefahren.

Befindet man sich erst einmal im Gebirge, ist es schwierig, bei Gewitter und ohne genaue Ortskenntnisse schnell eine geeignete Schutzstelle zu finden. Man sollte deshalb den Abstieg ins Tal rechtzeitig beginnen, ehe - meist schon nachmittags - Gewitter niedergehen. Sichere Hinweise auf ein baldiges Gewitter sind dicke Regentropfen oder Hagelkörner sowie die Erscheinung des Elmsfeuers. Das Elmsfeuer mit seinem nur im Dunkeln erkennbaren bläulichen Lichtschein wird unter Gewitterwolken durch Entladungen des an Spitzen und Kanten stark erhöhten elektrischen Feldes verursacht. Im Gebirge kann ein solches Elmsfeuer an Bergstationen einer Seilbahn oder an Gipfelkreuzen beobachtet werden. Auf dem Wasser bilden die Maste von Segelschiffen, an Flugzeugen die Kanten der Flügel Ansatzpunkte für dieses Leuchten.

Zu Entladungen ähnlicher Art, wenn auch mit dem bloßen Auge meist nicht erkennbar, kann es an den Haaren von Menschen und Tieren kommen - wobei sich einzelne Haare oder gar Haarbüschel knisternd aufrichten. Bekannt ist auch das von Bergsteigern oft bemerkte "Pickelsausen", das bei Entladungen im elektrischen Feld einer Gewitterwolke an den spitzen Teilen von Eispickeln auftritt und für seine Träger höchste Gefahr bedeutet. Das Aufziehen eines Gewitters lässt sich ebenfalls an den schon mehrfach erwähnten Kumulonimbus-Wolken erkennen, doch befindet man sich dann meist schon mitten in der Gewitterzone. In diesen Fall sollte man schnellstens Schutz in einer Berghütte mit Blitzschutzanlage suchen. Gelingt dies nicht (mehr), sind Höhlen ein ziemlich sicherer Unterstand. Zu vermeiden ist jedoch der Kontakt mit Felswänden, da über deren feuchte Oberfläche ein teil des Blitzstroms fließen kann.

Nicht berührt werden dürfen auch Kabel oder Metallzäune, die gelegentlich entlang schwierig begehbarer Kletterstiege verlaufen.   Ist man bei Gewitter auf einem Boot oder Schiff sicher?   Blitzeinschläge in Sportboote und Schiffe auf hoher See, auf Binnengewässern oder in Häfen kommen relativ selten vor. Dies mag mit der Grund sein, weshalb dem Blitzschutz an Bord - also dem gefahrlosen Ableiten des Blitzstromes ins Wasser - nicht immer die nötige Aufmerksamkeit geschenkt wird. Dabei können auf dem Wasser durch Blitze ebenso wie auf dem Land erhebliche Personen- und Sachschäden entstehen. Diese Risiken lassen sich jedoch in den meisten Fällen mit einfachen Maßnahmen entscheidend verringern:   - Motorkreuzer und Segeljachten aus Stahl - Konstruktionsbedingt besteht eine durchgehend elektrisch leitende Verbindung von der     Mastspitze (Topp) bis zum stählernen Schiffskörper. Dadurch ist nach dem Faradayschen    Prinzip optimaler Schutz gegeben.

  Allerdings muss darauf geachtet werden, dass vorhandene Brennstofftanks elektrisch gut leitend mit dem Rumpf verbunden sind, damit bei Blitzschlag keine brand- oder explosionsgefährlichen Entladungsfunken überspringen können. Segelboote aus Holz oder Polyester mit außenliegendem Metallkiel oder metallenem Schwert Bei Segelbooten wird der Blitz fast immer in den Mast einschlagen und die Wanten oder Stage als Entladungsweg benutzen. Diese stählernen Spann- und Haltedrähte sind als Ableiter aber nur geeignet, wenn sie einen Durchmesser von mindestens sechs Millimeter aufweisen und mit den Haltepunkten auf Deck sowie mit dem metallenen Kiel oder Schwert elektrisch leitend verbunden sind. Ist ein Mast aus Aluminium vorhanden, genügt eine leitende Verbindung zwischen Mastfuß und Metallkiel beziehungsweise Metallschwert.   Wird man in einem solchen Boot von einem Gewitter überrascht, kann man die Ankerkette als Erder benutzen, indem man sie mehrmals um das Vorstag wickelt und ins Wasser hängen lässt. Allerdings sollte man diese Maßnahme schon vor Gewitterbeginn treffen, da ansonsten die Gefahr besteht, über das Stag vom Blitz getroffen zu werden.

  Einige weitere Ratschläge:   - Während eines Gewitters nie auf Deck stehen bleiben - Keine Wanten, Stage oder andere metallene Gegenstände berühren - Bei vorhandener Blitzschutzanlage regelmäßig und nicht erst während eines Gewitters    kontrollieren, ob der Potentialausgleich, das heißt die Verbindung aller metallisch    leitenden Einrichtungen an Bord mit dem Blitzableiter, in Ordnung ist!   Was tun, wenn man sich bei Gewitter am, im oder auf dem Wasser befindet?   Wer wurde noch nicht beim Fischen, Schwimmen, Rudern, Windsurfen oder am Strand von einem Gewitter überrascht? Auf Surfbrettern, Ruder-, Paddel-, Tret- und Schlauchbooten ist kein Blitzschutz möglich. Man sollte daher mit kleinen Wassersportfahrzeugen schon beim Herannahen eines Gewitters schnellstens das Ufer anlaufen und Schutz in einem Auto oder Haus suchen. Schwimmen und durch das Wasser waten ist bei Gewitter lebensgefährlich. Der Blitz kann im Umkreis von zehn bis zwanzig Metern von der Einschlagstelle lähmen (Gefahr durch Ertrinken!) oder töten. Deshalb bei ersten Gewitteranzeichen sofort das Wasser verlassen. Beim Fischen sofort die Angel ablegen und eine Schutzstelle suchen.

Wird man auf dem Wasser, fernab vom Ufer, vom Gewitter überrascht, kann es günstiger sein, sich ins Boot zu kauern oder den Mast des Surfbrettes umzulegen und sich auf das Brett zu hocken, damit sich die Gefahr durch direkten Blitzschlag vermindert.   Weitere Ratschläge:   Sonnenschirme, Regenschirme und andere herausragende Gegenstände vergrößern die Gefahr durch direkten Blitzschlag. Alle diese Sachen flach auf den Boden legen und als Wetterschutz möglichst einen wasserdichten Mantel verwenden.   Seen und Flüsse sind im allgemeinen gefährlicher als das offene Meer, da Meerwasser wegen des Salzgehaltes einen viel niedrigeren elektrischen Widerstand als Süßwasser hat und damit besser ableitet als ein menschlicher Körper.   An der Küste sollte man neben der Gefahr durch Blitzschlag nicht die Gefahren durch Sturm unterschätzen: Das Gewitter bleibt meist über dem Land "hängen", weil die starken Warmluftströme, die für sein Entstehen notwendig sind, über der relativ kalten Wasseroberfläche schnell abnehmen. Deshalb können Windböen und Turbulenzen am

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