03.07.12

Unwetter

Was ein Gewitter so gefährlich macht

150 000 Blitze gingen am Wochenende auf Deutschland nieder. Wie die Unwetter entstehen und wie man sich am besten schützen kann.

Von Norbert Lossau

Hamburg. So heftig geblitzt und gedonnert hat es über Deutschland schon lange nicht mehr. Am vergangenen Wochenende gingen hierzulande mehr als 150 000 Blitze nieder. Der Jahresdurchschnitt liegt bei zwei Millionen. Und die Meteorologen sagen voraus, dass auch in den kommenden Tagen durchaus mit heftigen Gewittern gerechnet werden muss.

Die von Gewitterblitzen ausgehenden Gefahren werden von manchen Menschen unterschätzt. Doch diese Naturgewalt ist heute noch genauso tödlich, wie sie es vor Jahrhunderten war. Die wichtigsten Fragen und Antworten zum Thema Gewitter.

Wie entstehen Blitze?

Die zwei wichtigsten Voraussetzungen für ein Gewitter sind Hitze sowie eine hohe Luftfeuchtigkeit - ein tropisch-schwüles Wetter also. Dann können Aufwinde entstehen, die Feuchtigkeit in sehr hohe Schichten transportieren können - in etwa zehn bis zwölf Kilometer Höhe.

Dort bilden sich dann ambossförmige Wolken, die von den Meteorologen als "Cumulonimbus" bezeichnet werden. In ihrem Inneren gefriert das Wasser aus der Luft zu mehr oder weniger großen Eiskörnern. Diese können sich aufgrund von Aufwinden und turbulenten Strömungen im oberen Teil der Wolke halten. Werden sie aber zu groß und damit zu schwer, dann können sie doch zur Erde stürzen: Es hagelt.

Doch bei dem Durcheinander von Eiskörnern und Wassertropfen kann es im Cumulonimbus zur Trennung von elektrischen Ladungen durch Reibung kommen - ähnlich wie beim Kämmen mit einem Kunststoffkamm. Wassertropfen entreißen dann den Eisstücken negativ geladene Elektronen. Im Ergebnis befinden sich dann im oberen Teil der Wolke positiv geladene Eisstückchen und im unteren Teil negativ geladene Wassertropfen. Das heißt: Es herrscht innerhalb der Wolke eine hohe elektrische Spannung.

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Getrennte Ladungen und die damit verbundenen Spannungen haben in der Natur stets die Neigung, sich wieder auszugleichen. Dies ist mit Blitzen möglich, die elektrische Ladungen von einem Ort zu einem anderen transportieren können. Tatsächlich zucken die meisten Blitze innerhalb von Wolken, sodass die Spannung zwischen deren oberen und unteren Rändern abgebaut werden kann.

Doch es besteht auch eine Spannung zwischen dem unteren Rand der Gewitterwolke und dem Erdboden sowie auch eine entgegengesetzt gepolte Spannung zwischen dem oberen Rand der Wolke und dem Boden. Und wenn die Leitfähigkeit der Atmosphäre für elektrischen Strom ausreichend groß ist, dann können die Blitze auch von der Wolke zum Erdboden gehen.

Was sind positive Blitze?

Die meisten auf der Erde einschlagenden Blitze (rund 95 Prozent) kommen vom unteren Rand der Gewitterwolke. Sie werden als "negative Blitze" bezeichnet, da sie eine negative Ladung tragen. Die aus größerer Höhe, vom oberen Rand der Wolke zur Erde schlagenden Blitze werden aufgrund ihrer Ladung als "positive Blitze" bezeichnet. Diese Blitze zeichnen sich durch eine deutlich größere Stromstärke aus und sind damit heftiger und gefährlicher als die negativen Blitze. Bei den Gewittern am vergangenen Wochenende war der Anteil positiver Blitze offenbar besonders hoch.

Wie hoch sind die Spannungen, die bei Blitzen auftreten?

Bei Gewittern treten Spannungen von bis zu einigen Hundert Millionen Volt auf. Bei den negativen Blitzen führt das zu Stromstärken von einigen Zehntausend Ampere, während es positive Blitze auf bis zu 300 000 Ampere bringen. Zum Vergleich: Hochspannungsleitungen führen einige Hundert Ampere.

Warum sind Blitze gezackt?

Das hat zwei Gründe. Zum einen besteht ein Blitz in aller Regel aus vielen Blitzen, die schnell nacheinander zur Erde schießen und vom Auge nicht aufgelöst werden können. Wir sehen nur das Ensemble aller Blitze. Zum anderen sucht sich jeder Blitz stets den Weg des geringsten (elektrischen) Widerstands - und dieser Weg ist meist nicht der direkte und ganz geradlinig verlaufende.

Der Widerstand in der Atmosphäre hängt von vielen Faktoren ab - von der Zahl der vorhandenen Ionen, der Luftfeuchtigkeit, von Luftschichtgrenzen und nicht zuletzt von den Vorläuferblitzen, die dem eigentlichen Hauptblitz den Weg vorbereiten. In der Summe kann ein Blitz "Haken schlagen" oder sich sogar in zwei oder mehrere Blitze verzweigen. Insgesamt bleibt das Erscheinungsbild jedes Blitzes ein einmaliges "Kunstwerk", das sich nicht vorherberechnen lässt.

Warum leuchtet ein Blitz?

Ein Blitz ist im Prinzip eine elektrische Gasentladung, wie sie auch - mit viel geringeren Strömen natürlich - bei Leuchtstofflampen auftritt. Die Moleküle und Atome in der Atmosphäre werden zum Leuchten angeregt. Die Temperatur im Blitzkanal ist dabei mit durchschnittlich 30 000 Grad Celsius so hoch, dass die Atome ionisiert werden und ein hell leuchtendes Plasma entsteht.

Wo schlagen Blitze am meisten ein?

Auch hier gilt die Regel vom geringsten Widerstand. Grundsätzlich sind alle Objekte - zum Beispiel Gebäude, Bäume oder Masten -, die aus ihrer Umgebung gen Himmel emporragen, gefährdeter, weil sie den für den Blitz zu überbrückenden Luftweg abkürzen. Zweitens ist die elektrische Leitfähigkeit des Objekts wichtig. In einen Metallmast wird ein Blitz eher einschlagen als in einen gleich hohen Mast aus Kunststoff.

Wie funktioniert ein Blitzableiter?

Ein Blitzableiter ist ein System, das den Blitz gewissermaßen gezielt "anlockt". Blitzableiter werden an exponierten, das heißt höchsten Stellen eines Gebäudes angebracht. Im Ernstfall wird dann der Blitz in diese Metallstäbe auf dem Dach einschlagen - und nicht in das zu schützende Gebäude. Die Energie des Blitzes muss dann über einen ausreichend dimensionierten Metallleiter in den Erdboden abgeführt werden. Ein schlecht konstruierter Blitzableiter, der die Energie des Blitzes nicht vom Gebäude abführen kann, ist unter Umständen gefährlicher, als gar keinen Blitzableiter zu haben.

Ist man in einem Auto wirklich sicher während eines Gewitters?

Autos werden in aller Regel noch aus Metall gebaut. Insofern sitzt man im Auto in einem elektrisch leitenden, sogenannten Faradayschen Käfig. In sein Inneres können die elektrischen Felder eines Blitzes nicht hineingelangen. Bei einem sich nähernden Gewitter Schutz in einem Auto zu suchen ist also eine gute Idee. Allerdings gibt es einen Trend, Autos mehr und mehr aus Kunststoff zu bauen. Vielleicht gilt dieser Tipp also irgendwann nicht mehr.

Woran sterben Menschen, die vom Blitz getroffen werden?

Abgesehen von den Verbrennungen des Körpers schädigt der Blitz aufgrund seiner starken Felder in erster Linie das Herz. Bei den unmittelbar Verstorbenen sind in der Regel Kammerflimmern und Herzstillstand die Todesursache. Bei denen, die den Blitzeinschlag zunächst überlebt haben, besteht eine erhöhte Gefahr für einen Herzinfarkt und Nierenversagen. Hinzu kommen mögliche Schädigungen des Nervensystems und Schockzustände nach Verbrennungen. Auch die Augen und Ohren werden durch Blitze oft in Mitleidenschaft gezogen. Jedes Blitzschlagopfer gehört sofort in eine Klinik.

Wo blitzt es am häufigsten?

Die meisten Blitze in Deutschland zucken über dem Schwarzwald. Es folgen die Rhein-Main-Region und das Rhein-Neckar-Dreieck. Dort gibt es also besonders häufig tropisch-schwüle Wetterlagen. Den Weltrekord bei der Zahl an Blitzen hält das Kongo-Becken.

Warum donnert es und warum ist dieses mit zeitlicher Verzögerung zu hören?

Durch die schlagartige Erhitzung der Luft im Blitzkanal dehnt sich diese aus. Das erzeugt knallähnliche Schallwellen. Diese sind stets später zu hören, als der Blitz zu sehen ist, weil die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts viel größer ist als die des Schalls.

Kann man die in einem Blitz steckende Energie auffangen und nutzen?

Bei der Heftigkeit von Gewittern liegt die Annahme nahe, dass Blitze große Mengen an Energie enthalten. Doch dem ist nicht so. Zwar treten aufgrund der hohen Spannungen und Stromstärken bei Blitzen riesige Leistungen von bis zu 1000 Gigawatt auf. Doch diese Leistung steht ja nur für einige Millionstel Sekunden zur Verfügung. Der Energiegehalt eines Blitzes beträgt daher nur einige Zehn Kilowattstunden - also Energie im Gegenwert von nur ein paar Euro. Überdies wäre die Gewinnung von Blitzenergie technisch eine gigantische Herausforderung, die in absehbarer Zeit gewiss nicht meisterbar sein wird.

Gibt es Blitze aus heiterem Himmel oder auch Kugelblitze?

Blitze aus heiterem Himmel gibt es nicht. Das ist eine Mär. Ohne Gewitterwolke können keine Blitze entstehen. Das Thema Kugelblitze ist indes unter Experten nach wie vor umstritten. Es ist inzwischen gelungen, Kugelblitze im Labor zu erzeugen, doch ob es dieses Phänomen auch natürlicherweise gibt, ist noch nicht belegt.