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Die Teilchen in einer Gewitterwolke werden durch starke Auf- und Abwinde durch die Wolke gewirbelt. Dabei prallen die Teilchen zusammen und werden elektrisch aufgeladen. Die kleinen und leichteren, meist positiv geladenen Teilchen sammeln sich im oberen Teil der Wolke an, die schweren negativ geladenen Partikel im unteren Teil. Innerhalb der Wolke und als Folge auch zwischen Wolke und Erde baut sich ein Spannungsfeld von einigen hundert Millionen Volt auf, das sich schließlich mit einem gewaltigen und \"blitzschnellen\" Kurzschluß entlädt.
Entladung:
Übersteigt die Aufladung in der Gewitterwolke einen gewissen Grad, so findet Ladungsausgleich durch Blitze statt: Entweder zwischen den unterschiedliche geladenen Bereichen der Wolke, oder der unteren Wolkenschicht und der Erdoberfläche.
Wegen der hohen negativen Aufladung der unteren Wolkenschichten werden direkt darunter auf der Erdoberfläche positive Ladungen erzeugt. Das elektrische Feld kehrt sich um. In ihm werden Elektronen stark zur Erde hin beschleunigt und schaffen durch Stoßionisation einen Kanal hoher Leitfähigkeit zwischen Wolke und Erdoberfläche.
Über diesen sogenannten Blitzkanal findet dann die Hauptentladung statt, die für den Ausgleich der negativen Ladungen der unteren Wolkenschichten
mit den positiven Ladungen der Erdoberfläche sorgt. Negative Ladungen fließen zur Erdoberfläche.
Eine Hauptentladung dauert einige hunderttausendstel Sekunden, 5 - 6 davon bilden einen Blitz (man hat aber schon über 40 Entladungen beobachtet). Die Stromstärke in einem Blitz beträgt ca. 20 kA, der Spannungsabfall längs des 1 - 2km langen Kanals bis zu 30 MV.
Wegen der hohen Stromstärke erwärmt sich die Luft am Blitzkanal momentan sehr stark und dehnt sich explosionsartig aus. Die damit verbundene Druckwelle (Donner) breitet sich in Blitznähe mit Überschall-, sonst mit Schallgeschwindigkeit, aus.
Die Anzahl Sekunden zwischen gesehenem Blitz und gehörtem Donner multipliziert man mit der Schallgeschwindigkeit 300 Meter pro Sekunde. Damit erhält man eine Schätzung der Distanz zum Gewitter.
Weltweit gibt es täglich etwa 45\'000 Blitze. Jeder von ihnen erzeugt Stromstärken von mehreren 100\'000 Ampere. Der Maximalstrom während eines Blitzschlages fließt jedoch nur während wenigen Millionsteln einer Sekunde.
Ladungstrennung
Der Prozeß der Ladungstrennung ist noch nicht geklärt, als Ursachen werden aber hauptsächlich folgende Vorgänge vermutet:
.) Wilson-Effekt:
Das elektrische Feld der Erde erzeugt in Wassertropfen an der Unterseite positive, an der Oberseite negative Ladungen. Diese fallenden Regentropfen ziehen wegen ihrer Abwärtsbewegung an der Unterseite mehr negativ als an der Oberseite positiv geladene Ionen an. Insgesamt transportieren sie also in der Wolke negative Ladungen nach unten.
.)Theorie von Mason:
Graupelkörner(Körner, kleiner als 5mm Durchmesser, aus Eiskristallen bestehend) werden im elektrischen Feld der Erde polarisiert, sie sind unten positiv, oben negativ geladen. Während der Fallbewegung wird positive Ladung durch auf- und wieder abprallende Wassertröpfchen und Eiskristalle aufgenommen und abgeführt. Die nach unten fallenden Graupelkörner werden also insgesamt negativ aufgeladen.
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