Blitz und Donner

Es zieht ein Gewitter auf! Was verursacht diese hellen Lichtblitze und das große Grollen, das folgt? Um das herausfinden, müssen wir zuerst ein paar Dinge über die winzigen Bausteine verstehen, die die Materie ausmachen – Atome – und ihre Ladung. Atome enthalten Protonen, Elektronen und Neutronen. Protonen haben eine positive Ladung.

Elektronen haben eine negative Ladung. Und Neutronen haben gar keine Ladung. Meistens haben Atome die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen, also ist ihre Ladung neutral. Manchmal springen Elektronen aber von einem Atom zum anderen. Ein Atom, das Elektronen abgibt, ist positiv geladen.

Und ein Atom, das zusätzliche Elektronen gewinnt, ist negativ geladen. Was hat das mit Blitz und Donner zu tun? Wir haben es fast! Werfen wir einen Blick darauf, wie sich geladene Atome verhalten ... Bist du jemals über einen flauschigen Teppich gelaufen, hast danach nach einer Türklinke gegriffen und hast dann "einen gewischt" bekommen?

Dies liegt daran, dass du vom Teppich negativ aufgeladen worden bist. Negative Ladungen stoßen andere negative Ladungen ab und ziehen entgegengesetzte positive Ladungen an. Entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an; gleiche Ladungen stoßen sich ab. Als du also die Türklinke berührt hast, wurde die negative Ladung deines Körpers von der positiven Ladung im Metall angezogen. Als du einen gewischt bekommen hast, flossen die Elektronen superschnell von dir bis zur Türklinke.

Man könnte sagen, die Elektronen flossen blitzschnell! Das ist richtig, ein Blitz ist wie ein Stromschlag, aber in viel größerem Umfang. Die Wolken, die wir während eines Gewitters sehen, enthalten Wassertröpfchen, Eiskristalle und Hagel. Während sich diese Teilchen in der Gewitterwolke bewegen, springen Elektronen umher. Viele der Eiskristalle werden positiv geladen und ein Großteil des Hagels wird negativ geladen.

Die Eiskristalle sind leicht und werden von aufsteigender Luft nach oben getragen, während der Hagel schwerer ist und nach unten fällt, in den unteren Teil der Wolke. Der obere Teil der Wolke wird also positiv geladen und der untere Teil wird negativ geladen. Die negativ geladenen Teilchen in der Wolke stoßen negativ geladene Teilchen im Erdboden darunter ab. Dadurch werden die negativ geladenen Teilchen im Boden tiefer in die Erde gedrückt. Der Boden an der Oberfläche wird positiv geladen.

Jetzt werden die negativ geladenen Teilchen in der Wolke vom positiv geladenen Erdboden angezogen. Elektronen aus der Wolke rasen Richtung Boden … als Blitz! Was ist mit dem Donner, der folgt? – Woher kommt dieses Geräusch? Wenn der Blitz vom Himmel auf die Erde zurast, erwärmt er die Luft, durch die er sich bewegt. Dieser plötzliche Temperaturanstieg lässt sich die Luft schnell ausbreiten.

Unsere Ohren hören diese Druckwelle als lauten Knall oder ein Knistern – Donner! Licht bewegt sich viel schneller durch die Luft als Schall. Deshalb sieht man zuerst oft einen Blitz und dann hören wir den Donner ein paar Sekunden später. Jetzt weißt du also: Ein Blitz entsteht, wenn sich eine elektrische Ladung innerhalb einer Wolke aufbaut und dann auf eine entgegengesetzte Ladung auf dem Boden zurast. Und Donner entsteht, wenn die Hitze vom Blitz bewirkt, dass sich die umgebende Luft schlagartig ausdehnt.

Wenn du einen Blitz siehst und es fast zeitgleich donnert, dann weißt du, dass der Blitz ganz in der Nähe ist. Es ist Zeit, Schutz zu suchen!