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Damit sich getrennte Bereiche positiver und negativer Ladungen in Wolken bilden
können, muss ein Mechanismus einer Ladungstrennung existieren. Wie die
Ladungstrennung exakt vor sich geht, ist derzeit noch nicht genau bekannt, wobei es zwei
Gruppen von Theorien gibt.
Induktive Prozesse: Befindet sich ein Körper mit beweglichen Ladungsträgern (meist Elektronen) in einem elektrischen Feld, so bewegen sich die Elektronen aufgrund der Kraftwirkung des Feldes in eine Richtung und sammeln sich an einem Ende des Körpers.
Im anderen Teil des Körpers befinden sich damit relativ weniger Elektronen, dieser Teil ist positiv aufgeladen. In Summe bleibt der Körper aber elektrisch neutral.
Die Ladungstrennung in Wolken läuft aufgrund induktiver Prozesse folgendermaßen ab: Das außenliegende elektrische Feld induziert in den großen Regentropfen oder Eisteilchen eine Ladungstrennung. Kleine Eiskristalle oder Wassertröpfchen werden mit Aufwinden, die in Gewitterwolken Geschwindigkeiten von über 100 km/h erreichen können, nach oben getragen und stoßen von unten kommend mit den größeren Teilchen zusammen. Da der untere Bereich positiv geladen ist, wird durch den Kontakt eine positive Ladung auf die kleinen Teilchen übertragen, die diese dann weiter aufwärts transportieren. Die dann negativ geladenen großen Tropfen fallen aufgrund ihres größeren Gewichts nach unten. Diese Ladungstrennung verstärkt das außenliegende Feld, was wiederum eine stärkere Induktion in den größeren Teilchen bewirkt.
Es ist sicher, dass dieser Prozess einen großen Beitrag zur Ladungstrennung in Wolken hat, allerdings ist er nur bei starken äußeren Feldern effizient. Es muss also einen Mechanismus geben, der eine Trennung (ohne äußeres Feld) startet.
Einen solchen Mechanismus sieht man in nichtinduktiven Prozessen: Zum Beispiel kann Ladungstrennung auftreten, wenn Eiskristalle auseinanderbrechen. Beim Gefrieren eines Wassertropfens erstarrt zuerst die äußere Schicht. Dabei spalten sich die Wassermoleküle in positiv geladene Wasserstoffionen (H+) und in negativ geladene WasserstoffSauerstoffionen (OH-) auf, wobei die beweglicheren H+-lonen an den Rand wandern, die langsameren OH-lonen in der Mitte zurückbleiben. Gefriert auch der Kern des Tropfens, so dehnt er sich aus und sprengt die Schale. Dadurch entstehen kleinere, positiv geladene Teile aus der Schale und ein größerer, negativer Teil aus dem Kern.
Ein zweiter, nichtinduktiver Prozess ist der folgende: Stoßen zwei Eiskristalle zusammen, die verschiedene Temperatur aufweisen, so hat nach dem Stoß das wärmere Teilchen im allgemeinen eine negative Ladung, das kältere eine positive. Der Grund besteht wiederum in der unter-schiedlichen Beweglichkeit von positiven und negativen Ladungen in einem Temperaturgefälle.
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