Schülerartikel

Basil Mohamad, Dennis Nujic | Lion-Feuchtwanger-Gymnasium | 10 | München | 01.02.2018

Ein elektrisierendes Erlebnis

Im Hochspannungslabor erforschen Wissenschaftler Entstehung und Verhalten von Blitzen

Ein Kilometer langer Plasmastrahl breitet sich im Raum aus. Mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit und mit einer Temperatur von 30000 Grad Celsius schlägt er in ein Haus ein. Das Ganze hört sich an, wie eine Massenzerstörung aus einem Science- Fiction-Film. Doch es handelt sich um ein Naturphänomen, das etwa 240000 Menschen jährlich verletzt und 24000 sogar tötet: Blitze. Bei unserem Recherchetermin an der Universität der Bundeswehr erfahren wir mehr über die Gefahren durch Gewitterblitze. Christian Paul vom Lehrstuhl für Hochspannungstechnik und Blitzforschung erklärt uns, wie diese hohe Energie, scheinbar aus dem Nichts, entsteht. Zuerst steigt bodennahe, warme Luft schlotartig auf. Anschließend nimmt der Druck in großer Höhe ab, das Wasser in der Luft kondensiert, später kann es zu Eis gefrieren. Diese Teilchen fallen herab und reiben sich mit den aufsteigenden Wasserteilchen, die zu Eiskristallen werden. Dadurch kommt es zur Ladungstrennung und es entstehen zwei Bereiche verschiedener Ladung innerhalb der Wolke. Die positive Teilladung befindet sich im oberen Teil der Wolke und ist klar getrennt von der negativen, die sich im unteren Teil der Wolke befindet. Durch die Ladungstrennung entsteht eine Potenzialdifferenz und somit eine elektrische Spannung zwischen Boden und Wolke. Die Natur ist nun stets bestrebt, dieses Ladungsungleichgewicht auszugleichen. Dazu gibt es drei verschiedene Möglichkeiten: einen Blitz innerhalb der Wolke, einen Blitz zwischen zwei Wolken oder zwischen Wolke und Erde. Durch das schnelle Ansteigen des Stroms kommt es bei der Entladung zur Ausdehnung des Plasmas, sichtbar an dem typisch blauen Leuchten eines Blitzes. Dieses Plasma kann bis zu 350000 Grad heiß werden. Einfach gesagt, ist Plasma also extremheißes Gas, das sich in der Luft innerhalb von millionstel Sekunden ausdehnt. Dabei entstehen Stoßwellen, die man als lauten Donner wahrnimmt. Was viele nicht wussten: Es gibt nicht nur Abwärtsblitze, die sich von der Wolke zum Boden entwickeln, sondern auch vom Boden ausgehende Entladungen. Diese zweite "Blitzart" wird als Aufwärtsblitz bezeichnet. Sie kommt typischerweise besonders bei Gebäuden vor, die über 100Meter hoch sind, erklärt Paul. Blitze haben verschieden hohe Stromstärken, somit ist jeder Blitz anders. Blitze, die auf der Blitzmessstation auf dem Hohen Peißenberg gemessen werden, haben eine Stromstärke von etwa 10000 Ampere. Zum Vergleich: Eine Steckdose hat eine maximale Stromstärke von etwa 16 Ampere und kann für den Menschen bereits gefährlich sein. Ein Blitz misst das 625-Fache. Solch gewaltige Stromstärken werden von den Blitzforschern um Christian Paul in einem Hochspannungslabor simuliert. Die Zuschauer können die Versuche von der geschützten Tribüne und mit Ohrenschützern aus sicherer Distanz beobachten. Zunächst wird es dunkel. Nachdem der Strom hochgefahren wurde, blitzt ein grelles Leuchten auf, unmittelbar danach knallt es ordentlich. Das präparierte Modell brennt. So hätte es ausgehen können, wenn ein starker Blitz in ein Gebäude ohne Blitzableiter eingeschlagen hätte. Beim zweiten Versuch bekommt das Modell ein Metallgestell, das als Blitzableiter dient. Wieder grelles Licht und Knall. Doch dieses Mal brennt das Modell nicht. Der Blitzwurde von dem Metallgestell in den Boden abgeleitet. Danach kommt das Highlight. Paul führt uns den so genannten Tesla-Transformator vor, der mehr als 100000 Volt erzeugen kann. Wieder wird es dunkel. Die Spannung steigt. Alle setzen Ohrenschützer auf. Vor uns die nach oben gerichtete Drahtspule. Dann plötzlich ein noch viel grelleres Licht, das deutlich mehr blendet und auch der laute Knall danach hat es in sich. Der ganze Raum vibriert. Die Drahtspule hat sich in Luft aufgelöst und Rauch steigt auf. Der Kupferdraht ist wegen der Hitze des Blitzes verdampft. Man kann sich gut vorstellen, wie es ist, vom Blitz getroffen zu werden. Ein mulmiges Gefühl. Christian Paul rät daher zur Vorsicht. Denn selbst wenn es donnert und das Gewitter noch kilometerweit entfernt ist, sollte man sich nicht mehr auf offenen Flächen aufhalten. Wenn doch, sollte man sich ducken, eventuell sogar kriechen, jedenfalls nicht mehr aufrecht gehen, damit man nicht als höchster Punkt in der Umgebung zum Blitzableiter wird. Wer im See schwimmt, sollte sofort aus dem Wasser raus. Wenn zwischen Blitz und Donner zehn Sekunden oder weniger vergehen, befindet man sich in Lebensgefahr. Und wenn man eine halbe Stunde lang keinen Donner vernommen hat, ist das Gewitter vorbei. Ganz sicher ist man in Gebäuden mit Blitzschutzsystemen und in Autos, Kabinen von Baumaschinen, Eisenbahnwagen oder Metallkabinen von Seilbahnen. Ob diese gewaltige Elektrizität der Blitze auch als Waffe verwendet wird? Nein winkt Paul ab. Den Ort des Einschlages und die Stromstärke könne man nicht voraussagen. Wie es aussieht, können das doch nur die Sith in „StarWars“.



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