Blitz
Dieser Artikel beschreibt das Naturphänomen Blitz. Für andere Bedeutungen siehe Blitz (Begriffsklärung).
Blitze sind meist sehr helle, kurzfristige Lichterscheinungen, die entweder durch Geräte (siehe Blitzlichtfotografie) oder Ladungsausgleiche in den Wolken beziehungsweise zwischen den Wolken und der Erde hervorgerufen werden. Dabei wird je nach dem Vorzeichen der Spannungsdifferenz zwischen aufwärts- und abwärts gerichteten Blitzen unterschieden. Vor der sichtbaren Entladung baut sich ein starkes elektrisches Feld, der sog. Blitzkanal, auf. Der Blitzkanal hat wenige cm bis mehrere m im Durchmesser; in ihm findet kurz darauf die eigentliche Funkenentladung statt. Die Leuchterscheinung wird verursacht durch die extreme Aufheizung des Blitzkanales, die zur Ausbildung eines Plasmas führt.
Akustisch äußert sich ein Blitz in Form von Donner; das "Grollen" des Donners kommt durch Echo-Effekte zustande.
STÖÖÖFFI IST DOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOF
Erscheinungsformen des Blitzes
Linienblitz
Ein Linienblitz hat keine Verzweigungen. Er sucht sich jedoch nicht immer den direkten Weg zum Erdboden, sondern kann auch Bögen beschreiben, die aus einer bestimmten Perspektive als Knoten und kreisförmige Verschlingungen gesehen werden können.
Flächenblitz
Ein Flächenblitz zeigt zahlreiche Verzweigungen vom Hauptblitzkanal.
Perlschnurblitz
Der Perlschnurblitz ist eine Blitzart, bei der der Blitz nicht durch einen zusammenhängenden Blitzkanal gekennzeichnet ist, sondern in einzelne, meist nur wenige Meter lange Segmente zerfällt. Diese einzelnen Segmente leuchten heller und meist auch etwas länger als ein "normaler" Linienblitz. Von weitem betrachtet sehen die kurzen, leuchtenden Segmente des Blitzes wie eine Perlenschnur aus.
Perlschnurblitze sind wie Kugelblitze sehr seltene Blitzphänomene. In Laboren ist es bereits gelungen, Perlschnurblitze künstlich zu erzeugen. Dennoch hat man ihre Bildung noch nicht restlos verstanden: als Ursache könnten Instabilitäten im Plasma des Blitzkanals in Frage kommen.
Kugelblitz
Die Existenz des Kugelblitzes ist eine heute noch umstrittene Frage. Die nur selten berichteten Phänomene können angeblich wegen eines Quantentunneleffektes durch Mauern dringen und sich langsam in Bodennähe bewegen. Künstliche Kugelblitze sollen in einigen Laboren schon erzeugt worden sein.
Wetterleuchten
Unter Wetterleuchten (mittelhochdt. leichten, nicht verwandt mit leuchten, wie oft angenommen) wird meist der Widerschein von Blitzen verstanden, wenn man die Blitze selbst nicht sieht. Es kann bei einem weit entfernten Gewitter oder bei Blitzen, die sich innerhalb von Wolken entladen, entstehen. Den Donner hört man wegen der großen Distanzen meistens nicht mehr deutlich.
St.-Elms-Feuer
Ein St.-Elms-Feuer (auch: Elmsfeuer) ist eine Funkenentladung. Sie tritt meist an hohen Gegenständen wie Fernsehantennen, Schiffsmasten oder Gipfelkreuzen auf. Bergsteiger berichten öfters, dass diese sog. Spitzenentladung auch am Pickel auftritt, den man daher bei Gewittern nicht in der Hand tragen soll.
Blue Jets und Red Sprites
Bei den blauen und roten "Kobolden" handelt es sich um Blitzentladungen in der Ionosphäre über großen Gewitterwolken. Sie werden vermutlich durch Wolkenblitze induziert und laufen innerhalb von Millisekunden als rötlicher Ring aus etwa 90 km Höhe pilzförmig nach unten.
In rund 40 km Höhe entstehen auf ähnliche Weise die blauen kegelförmigen Entladungen, die aber Zehntelsekunden dauern können und nach verschiedenen Quellen auf- oder abwärts laufen. Erste Berichte stammen aus dem Jahr 1989, doch vermutlich gab es schon vor dieser Zeit Beobachtungen von Blue Jets und Red Sprites. Flugzeugpiloten, die dieses Phänomen beobachten konnten, behielten es für sich, da sie sonst eventuell außer Dienst gestellt worden wären, wenn man ihnen nicht geglaubt hätte.
Extragalaktische Blitze
In der höheren Atmosphäre werden durch energiereiche Gammastrahlung von Galaxien und Supernova-Überresten schwache Lichtblitze ausgelöst. Diese Tscherenkow-Blitze sind allerdings kaum sichtbar, obwohl die Gammaquanten enorme Energien von einigen Tera-eV haben (billionenmal mehr als Licht). Diese Blitze untersucht man mit sogenannten Tscherenkow-Teleskopen mit deren Hilfe man nun auch vom Erdboden aus indirekt extraterrestrische Gammastrahlenquellen beobachten kann, da Gammastrahlen von der Erdatmosphäre absorbiert werden. Die Beobachtung der Tscherenkow-Blitze mittels Tscherenkow-Teleskopen hat somit neue Möglichkeiten in der vorher nur weltraumgestützten Gammaastronomie eröffnet. Das erste große Tscherenkow-Teleskop, das High Energy Stereoscopic System ging 2002 in Namibia in Betrieb, welches die "Blauen Blitze" mit einer Anordnung von 4 großen Spiegeln registriert. Das Projekt wird von 70 Wissenschaftlern aus Europa und Afrika betreut (aus Deutschland das MPI Heidelberg und 4 norddeutsche Institute). Die Forschungen begannen 1989 am Whipple-Tscherenkow-Teleskop, einem Metallspiegel von etwa 10 Metern. Interessant ist der Effekt weniger für Meteorologen als für Astronomen, weil diese "nichtthermische Strahlung" im gesamten Universum etwa soviel wie die Lichtstrahlung ausmachen könnte.
Geschichte der Blitzforschung
- Die Etrusker sahen in Blitzen Orakel, durch die sie die Zukunft zu deuten versuchten. Die sogenannten libri fungurales erläuterten die Deutung der Blitze. Schon zu dieser Zeit (zwischen 800-600 v. Chr.) wurden Blitze kategorisiert und beobachtet.
- Benjamin Franklin (1706–1790) hat einen per Metalldraht geerdeten Lenkdrachen zu Gewitterwolken aufsteigen lassen. Er erkannte, dass hinter einem Blitz eine elektrische Ursache steckt. Er baute im Jahre 1752 den ersten Blitzableiter.
- Ein altes deutsches Sprichwort gilt nur für den Aufenthalt im Wald:
- Vor den Eichen sollst du weichen
- Und die Weiden sollst du meiden.
- Zu den Fichten flieh mitnichten,
- Doch die Buchen musst du suchen!
Baurecht und Blitzschutz
Gesetzliche Vorgaben
Bauliche Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart oder Nutzung Blitzschlag leicht eintreten oder zu schweren Folgen führen kann, sind mit dauernd wirksamen Blitzschutzanlagen zu versehen. (Deutschland – Auszug aus der Musterbauordnung 2002)
Bauliche Anlagen sind mit Blitzschutzanlagen, die den Erfahrungen der technischen Wissenschaften entsprechen, auszustatten, wenn sie durch ihre Höhe, Flächenausdehnung, Höhenlage oder Bauweise selbst gefährdet oder widmungsgemäß für den Aufenthalt einer größeren Personenzahl bestimmt sind oder wenn sie wegen ihres Verwendungszweckes, ihres Inhaltes oder zur Vermeidung einer Gefährdung der Nachbarschaft eines Blitzschutzes bedürfen. (Österreich – Auszug aus der Bauordnung Wien)
Diese oder ähnliche Vorgaben finden sich in vielen Landesbauordnungen. Der Gesetzgeber schreibt damit für jedes Bauvorhaben eine Einzelfallprüfung vor. Es ist zu prüfen, ob Blitzschlag leicht eintreten (z. B. anhand der Lage und Ausdehnung des Gebäudes) oder zu schweren Folgen (z. B. Personenschaden) führen kann.
Risikoanalyse - Blitzschutznachweis
Der Gesetzgeber benennt keine technische Regel, nach der diese Prüfung durchgeführt werden soll. Im Prinzip ist daher der Bauherr/Architekt in der Nachweisführung frei, soweit alle im Gesetzestext genannten Einflussgrößen (Lage, Bauart, Nutzung, Folgen) detailliert betrachtet werden. In der Praxis erweist sich das als gar nicht so einfach, weil in der Regel die erforderlichen Abschätzungen eine entsprechende Erfahrung voraussetzen. Welcher Arbeitsaufwand hinter einer fachgerechten Risikobeurteilung stecken kann, lässt sich anhand der DIN V VDE V 0185 Teil 2 ablesen. Diese Norm erfüllt vom Umfang die gesetzlichen Mindestanforderungen, die Anwendung ist also baurechtlich zulässig. Andererseits ist der Aufwand für die Datenerfassung und Berechnung für viele Bauvorhaben unangemessen hoch. Besonders problematisch ist jedoch, dass in Einzelfällen die Berechnungsergebnisse nicht mit dem geltenden Baurecht in Einklang stehen. Der Gesetzgeber oder die Rechtsprechung haben für bestimmte Gebäudetypen/Nutzergruppen andere Festlegungen getroffen.
Eine Berechnung kann daher immer nur der erste Schritt der Risikobetrachtung sein, in einem weiteren Schritt sind noch baurechtliche Besonderheiten zu berücksichtigen.
Weblinks
- Austrian Lightning Detection and Information System (ALDIS)
- Blitzgalerien des Karlsruher Wolkenatlas Galerie 1 Galerie 2 Galerie 3 Galerie 4
- Blitzaufnahmen von AlltheSky.de
- Blitz-Informations-Dienst der Firma Siemens (BLIDS)
- Blitzschutz Online
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt — Institut für Physik der Atmosphäre
- Europeen Cooperation of Lightning Detection (EUCLID)
- FAQ zum Thema Blitz und Blitzschutz
- Publikationen zum Thema Blitzschutz vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE)
- ScienceDaily: „Thunderstorm Research Shocks Conventional Theories; Florida Tech Physicist Throws Open Debate On Lightning's Cause“ (vom 6. November 2003)
- Kosmische "Blaue Blitze" von Supernovae
- Informationen zur baurechtlichen Risikoabschätzung - Blitzschutznachweis
- www.meteoros.de: Eine kurze Geschichte der Blitze
- Vielleicht ist es unter Eichen doch gefährlicher
- Schnappschuss bei Tageslicht: Bayer Leverkusen wird vom Blitz getroffen