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Blitzschlag

Der Blitz - eine energieintensive elektrische Entladung von einigen 100 Millionen Volt Spannung und 100 - 100 000 Ampere Stromstärke für bis zu 2 Sekunden Dauer.

Wenn auch Benjamin Franklin mit seinem historischen Flugdrachenexperiment zur Auslösung von Blitzen dem Blitz seine mythologische Dimension nahm, ist dieser gigantische Funken doch immer noch ein beeindruckendes und gefährliches Naturereignis!

Auch ein einzelner Blitz erhebt den Schauer zum Gewitter, kann Menschen in Lebensgefahr bringen (wie auch dem Autor dieses Artikels durch einen extremen Naheinschlag bei einem zum Gewitter werdenden Schauer deutlich gemacht wurde). Die Energie sehr großer Blitze reicht aus, um Tonnen von Wasser zu verdampfen, Bäume explodieren zu lassen und Menschen buchstäblich mit einem Schlag zu verbrennen.

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Um den Hintergrund der Blitze und damit die Gefahr derselben besser zu verstehen, sollte man sich zuvor einmal die meteorologischen Ursachen des Gewitters ansehen:

Befindet sich am Boden eine warme Luftmasse, wärmer als die der Umgebung, steigt dieses Luftpaket, von der kühleren Luft im Umkreis nach oben gedrückt, auf. Jeder kennt dieses Phänomen als die von Segelfliegern so geschätzte Thermik. Ist die Luftmasse aber warm genug, dass sie beim Aufsteigen stets wärmer bleibt als die Umgebungsluft, bilden sich schlussendlich durch das mit dem Aufsteigen verbundene Abkühlen (da mit der Höhe der Druck sinkt, sinkt auch die Temperatur) Wolken, da der enthaltene Wasserdampf nicht mehr in der Luft gehalten werden kann. Während dieses Vorgangs, der Kondensation, wird die gesamte Verdampfungswärme frei, wodurch die Luft im Vergleich zur Umgebungsluft immer wärmer wird - sie steigt weiter und weiter auf.

Eine mächtige Haufenwolke ist geboren, die sich, wenn keine störenden warmen Luftmassen in der Höhe vorhanden sind, bis an die Grenze der Troposphäre, also bis in 8 - 18 km Höhe, ausbreiten kann. Ab dieser Grenze steigen die Temperaturen der Atmosphäre wieder an und die Wolken können nicht weiter aufsteigen.

Allerdings ist die Luft in derartigen Höhen bitterkalt, -50 bis -90°C werden an den Oberseiten schwerer Gewitter durch Satelliten gemessen. Dadurch gefriert das Wasser, es bilden sich Schneeflocken, Graupel-, Hagelkörner - und damit die "Generatoren" der Blitze (die ganze Erde ist im Vergleich zur hohen Atmosphäre sehr stark negativ geladen). An den Eisgebilden indessen bleiben Elektronen haften. Fallen diese nach unten, reißen sie negative Ladungen aus den Wolkenoberseiten heraus. Die Wolkenoberseiten werden dadurch aber positiv "geladen". Schmelzen die fallenden, negativ geladenen Eiskristalle nun zu Wasser, verlieren sie ihre Ladung zum größten Teil noch in der Wolke. Die Unterseite der Wolke wird dadurch aber wieder negativ geladen. Diese negative Ladung an der Wolkenunterseite bewirkt nun, dass die negative Ladung auf der Erdoberfläche abgestoßen wird und sich der Erdboden unter der Wolke positiv "auflädt".

Sobald durch die sich kontinuierlich verstärkenden elektrischen Ladungen eine kritische Spannung erreicht wird, entlädt sich der Blitz, sorgt für Stromfluss und Spannungsausgleich, bringt negative Ladung auf die Erdoberfläche, wodurch das irdische elektrische Feld erhalten bleibt. Natürlich kann dasselbe auch in den Wolken passieren, sogar mehr als 70 Prozent aller Blitze sorgen nur innerhalb der Wolken für Ladungsausgleich.

Wenn die Erdoberfläche stark negativ geladen ist, die hohen Wolkenschichten aber stark positiv, kann es auch zu einem Blitz kommen, der die negative Ladung wieder an die Wolkenuntergrenze transportiert. Diese Blitze sind selten, aber besonders intensiv und gefährlich und werden "Positive Riesen" genannt.

Wie funktioniert der Blitzschlag ?

Luft ist ein außerordentlich schlechter Leiter, kann also große elektrische Ladungen und dadurch enorme Spannungen voneinander trennen (bis zu einer Million Volt Potentialdifferenz pro Meter Luftsäule). Steigt die Spannung bis an den kritischen Bereich, lösen sich unter dem intensiven Zug des elektrischen Feldes Elektronen von den Molekülen der Luft. Positive Ionen bzw. Elektronen wandern zu den entsprechenden entgegengesetzten Ladungen und sorgen damit für einen schleichenden Ladungsausgleich.

Nun ist wichtig, festzustellen, dass die Spannung pro Höhenmeter Luft immer größer wird. Außerdem ist eine besondere Eigenschaft aller gut leitenden Stoffe (also z.B. Metalle), an scharfen Kanten und ganz besonders an den Spitzen besonders hohe elektrische Feldstärken zu erzeugen. Dadurch beginnt die Spaltung der Luftmoleküle in positiv und negativ an genau diesen Stellen.

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Alarmsignale für extremes Blitzschlagrisiko sind summende, knackende Blitzableiter, oder überhaupt deutlich sichtbares "Elmsfeuer" (das sind Funkenentladungen, die aber nur für einen schleichenden Ladungstausch sorgen).

Jetzt muss die Spannung zwischen Erde und Wolke nur mehr unwesentlich steigen, [und jetzt wird's kompliziert, also am besten mehrmals lesen... Zwinkernd] um entstehende Ionen auf derartige Geschwindigkeiten zu beschleunigen, dass ihr Auftreffen auf Luftmoleküle diese wiederum zu Ionen spaltet, und so weiter - eine Kettenreaktion setzt ein! In Folge dieses Vorgangs wird durch einen Kanal aus ionisierter Luft, der aus weit mehr als 10 000 °C heißem Plasma besteht, die gesamte Ladung in einem - bis zu mehreren Dutzend - Spannungsstößen ("Flashes") entladen - der Blitzschlag!

Die Energie dieser Blitze können nun Menschen im schlimmsten Fall innerhalb eines Sekundenbruchteils regelrecht zu einem "Häufchen Asche" verbrennen, aber auch in harmloseren Fällen die Steuerung des Herzmuskels durcheinander bringen, zu Herzstillstand und Tod führen, zumindest aber schwere Verbrennungen und eine empfindliche Störung der Elektrochemie des Körpers hervorrufen.

Schutz vor Blitzen

Am besten dadurch, dass man nie ungeschützt in ein Gewitter kommt! Autos und Häuser, abseits der Elektro- und Wasserleitungen, schützen zuverlässig. Wenn es also möglich ist, sollte man sich in ein Fahrzeug oder ein Gebäude begeben und dort abseits von Wasserleitungen sowie elektrischen Geräten aufhalten.

VORSICHT!

Auch Telefonleitungen verbreiten Spannungsstöße eines Blitzes über viele Dutzend Meter Entfernung. Schlägt ein Blitz in der Nähe in eine Telefonleitung ein, kann man einen wahrhaft "heißen" Draht bekommen - telefonieren mit dem Festnetz bedeutet bei Gewitter Lebensgefahr! Mobiltelefonie hingegen ist ob des Mangels an Leitungen klarerweise ungefährlich, solange das Telefon nicht gleichzeitig per Netzstecker vom Stromnetz her geladen wird.

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Sollte kein derartiger Zufluchtsort erreichbar sein, gilt es, nicht der höchste Punkt in der Umgebung zu sein, also gilt es insbesondere bei Bergtouren, die Gipfelregion sofort zu verlassen!

Auch die unmittelbare Nähe anderer hoher Punkte ist zu meiden!

Ein Mindestabstand von 20, 30 Metern zu einzelstehenden Bäumen, Strommasten etc. ist überlebenswichtig. Außerdem sollte man sich spitzer metallischer Gegenstände (z.B. Regenschirm, Fahrrad) entledigen, da diese den Blitz, wie oben beschrieben, tatsächlich auslösen können!

Besonders auf freiem Feld, mit wenigen oder gar keinen umgebenden, höheren "Zielen", ist es ratsam, sich außerdem möglichst klein zu machen, sich tief zu ducken, auf den Boden zu hocken - nicht jedoch zu setzen oder zu legen!
 
Ein Blitz verursacht auch im Boden, im Umkreis von bis zu 20, 30 Metern eine lebensgefährliche Spannungswelle (sog. Spannungstrichter mit enormer Potentialanhebung)! Dieser Spannungswelle kann man bei sehr nahen Einschlägen nur entkommen, indem man beide Beine nahe nebeneinander stellt, da sonst (ein Bein befindet sich vor der ankommenden Ladung, das andere ist bereits drinnen - dieser Gegensatz zwischen den Potentialen sorgt für die sog. "Schrittspannung") ein Teil des Stromes auch durch den Menschen fließt.
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