Warum gibt es Blitz und Donner?Warum gibt es Blitz und Donner?

Kindersonntagsuniversität Kindersonntagsuniversität am 9. April 2006am 9. April 2006

PD Dr. Gunter BeddiesPD Dr. Gunter BeddiesDr. Thomas FrankeDr. Thomas Franke

Praktikumsleiter amPraktikumsleiter amInstitut für PhysikInstitut für Physik

der Fakultät für Naturwissenschaftender Fakultät für Naturwissenschaftender TU Chemnitzder TU Chemnitz

Wie entstehen Gewitter?

• Warme Luft ist leichter als kalte Luft

• Feuchte und warme Luftmassen werden in große Höhen transportiert

• Es kommt zur Wolkenbildung

• Es entsteht Wind

• Wassertröpfchen reiben aneinander

Ladungstrennung

• Die Erde (++) bildet mit der Wolkenschicht (--) einen elektrisch geladenen Kugelkondensator

• Dabei entsteht eine Ladungstrennung • Es sind Spannungen bis zu ca. 300.000

Volt (!!) möglich (auch bei Schönwetter)• Vergleich: Batterie für Walkman: 1,5 Volt

Welche Stromstärke haben Blitze?

• Zwischen 2000 Ampere und 300.000 Ampere

• Nur zum Vergleich: sehr helle Glühlampe: maximal 0,5 Ampere

• Ein Blitz hat demnach mehr als die 4000-fache Stromstärke einer Glühlampe

Wie lange dauert ein Blitz?

• Nur Bruchteile von Sekunden

Kann man aus Blitzen Energie gewinnen?

• Bisher nicht

• Der Einschlagort ist nicht vorhersehbar, es handelt sich um zufällige Ereignisse

• Tatsächlich nutzbare Energiemenge ist gering

Wie entsteht der Donner?

• Heiße Luft beansprucht mehr Volumen als kalte Luft

• Der Strom im Blitzkanal heizt den Kanal schlagartig auf 30.000° C auf und es entsteht ein entsprechender Überdruck

• Aufgrund der Schallgeschwindigkeit von 330 m/s dauert es mehrere Sekunden, bis die Druckwelle bei einem Beobachter ankommt.

Geschwindigkeitsvergleiche

• Auto auf der Landstraße oder auch Autobahn: 100 km / h

• Schall: 330 m / s bzw. ca. 1200 km / h• Schall ist demnach mehr als 10 mal so schnell

wie ein PKW• Licht: 300000 km / s bzw.

1080000000 km / h• Licht ist also 10 Mio. mal schneller als ein PKW

bzw. 1 Mio. mal schneller als der Schall