Was sind die verschiedenen Arten von Blitzen?

Obwohl wir Blitze eher als einen Blitz betrachten, der vom Himmel auf die Erde kracht, kann ein Blitz den Boden treffen oder in Wolken oder in der Luft einschlagen. Laut dem US National Severe Storm Laboratory gibt es fünf- bis zehnmal so viele Blitze in Wolken wie Wolken-zu-Boden-Streiks. Hier ist ein Blick auf die verschiedenen Arten von Blitzen, die während eines Gewitters auftreten können.

Blitz von Wolke zu Boden

Wenn die negative Ladung in der Basis eines Gewitters wächst, sammelt sich die positive Ladung in der Erdoberfläche und beschattet den Sturm, wohin er auch geht. Dies ist für fast alle Blitze von Wolke zu Boden verantwortlich (siehe Abbildung oben). Mit einem Blitz von Wolke zu Boden schlingert ein abgestufter Anführer von der negativen Wolkenbasis nach unten, auf seinem Weg von einer ionisierten Luftsäule abgefangen, die als "positiver Streamer" bezeichnet wird und aus dem positiv geladenen Boden auf sie trifft. Wenn sich die beiden verbinden, rauscht ein heftiger elektrischer Strom zwischen der Wolke und dem Boden und bildet den Blitz. Manchmal konkurrieren mehrere positive Streamer um denselben gestuften Anführer.

Fast jedes geerdete Objekt oder jeder geerdete Organismus unter einem Gewitter kann einen gestuften Anführer anziehen, aber der Blitz ist faul. Je näher, desto besser. Bäume, hohe Gebäude, Türme und Antennen sind bevorzugte Ziele, und im Gegensatz zur Volksweisheit kann ein Blitz zweimal einschlagen.

Intracloud- und Cloud-to-Cloud-Blitz

Intracloud-Blitze verlassen niemals die Wolke, in der sie entstanden sind. (Foto: NOAA)

Ungefähr drei Viertel aller Blitze auf der Erde verlassen niemals die Wolke, in der sie sich gebildet haben, und geben sich damit zufrieden, eine andere Region entgegengesetzt geladener Teilchen im Sturm zu finden. Diese Schläge werden als "Intracloud-Blitz" bezeichnet, aber manchmal auch als "Blattblitz" bezeichnet, wenn sie aus unserer Sicht ein leuchtendes Blatt auf der Wolkenoberfläche beleuchten. "Spinnenblitz" (siehe Foto unten) tritt auf, wenn sich verzweigte Bolzen entlang der Wolkenunterseite kriechen.

Spinnenblitz ist der lange, horizontal bewegte Blitz, der oft an der Unterseite von Wolken zu sehen ist. (Foto: NOAA)

Manchmal verlässt auch ein Blitz die Wolke, bleibt aber am Himmel, ein Phänomen, das viele Formen annehmen kann. Es könnte zu einer anderen Wolke springen oder einfach die Luft um den Sturm schlagen, wenn sich in der Nähe genügend Ladung aufgebaut hat.

Während wolkenbasierte Blitze normalerweise Menschen an der Oberfläche nicht stören, können sie mit unseren Flugzeugen, Raketen und anderen Flugmaschinen Chaos anrichten. Flugwege führen Passagierjets häufig direkt durch große Gewitter, und während normalerweise Blitze an der Außenseite des Flugzeugs vorbeiziehen, ist es unter solchen Bedingungen schwierig, ein elektrisches System vollständig zu schützen. Im Jahr 2009 sagten Beamte des Unternehmens, dass Air France Flug 447 wahrscheinlich vom Blitz getroffen wurde, bevor er über dem Atlantik verschwand - er flog kurz vor dem Stromausfall in beiden elektrischen Systemen in einen tropischen Sturm - obwohl eine Vielzahl anderer Faktoren dies wahrscheinlich noch verstärkten. Die NASA-Ingenieure in Cape Canaveral sind außerdem regelmäßig von Blitzen aus Floridas gnadenlosen Sommergewittern geplagt, die den Start verzögern und teure Geräte beschädigen können.

Blitz aus heiterem Himmel

Die Lightning Research Group der University of Florida hat diesen Blitz mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aus heiterem Himmel eingefangen. (Foto: Blitzobservatorium der Universität von Florida)

Die meisten Blitzeinschläge sind negativ und fallen von der Wolkenbasis auf den positiv geladenen Boden ab. Bei großen Gewittern kann jedoch ein aufgeladener positiver Blitz aus den oberen Regionen der Wolke austreten und vom Sturm wegfliegen, bevor er in einen entfernten Abschnitt negativ geladener Erde stürzt. Manchmal reisen diese Streiks bis zu 40 km weit und schleichen sich an Menschen heran, die nicht einmal wissen, dass ein Gewitter in der Nähe ist - daher der Name "Blitz aus heiterem Himmel". Blitze aus heiterem Himmel sind nicht nur verstohlen und selten, sondern auch viel stärker als normale Blitzeinschläge und verursachen daher mehr Körper- und Sachschäden.

Im Mai 2019 hat eine Frau in Florida diesen positiven Blitz unbeabsichtigt eingefangen. Es klapperte an den Fenstern - und sie:

Kugelblitz

Schwimmende Stromkugeln wurden bei Gewittern auf der ganzen Welt gemeldet - und sogar in einem Labor nachgebildet -, haben sich jedoch in der Natur als schwierig zu überprüfen erwiesen. Wenn es einen natürlichen Kugelblitz gibt, ist er flüchtig, unberechenbar und selten. Trotzdem gibt es verlockende Hinweise wie das folgende Video, dass es echt ist.

Wissenschaftler haben auch eine faszinierende Theorie über die Natur des Kugelblitzes. Für eine im März 2018 veröffentlichte Studie erstellten die Forscher einen unterkühlten Materiezustand namens Bose-Einstein-Kondensat und banden seine Magnetfelder zu einem komplexen Knoten zusammen. Dies erzeugte ein Quantenobjekt namens "Shankar Skyrmion", das vor mehr als 40 Jahren theoretisiert wurde, aber noch nie erfolgreich in einem Labor erstellt wurde.

Ein Skyrmion ist nach einer Aussage der Amherst University eine "verknotete Konfiguration atomarer magnetischer Momente", im Wesentlichen eine Reihe ineinandergreifender Magnetfelder. (Wie LiveScience berichtet, ähnelt es einer Ansammlung verbundener Schlüsselringe.) Diese Art von geknotetem Magnetfeld ist der Schlüssel zur topologischen Theorie des Kugelblitzes, wie die Forscher bemerken, die ein Plasma aus heißem Gas beschreibt, das magnetisch durch das geknotete Feld begrenzt ist . Kugelblitze können theoretisch viel länger dauern als ein typischer Blitz, da es schwierig ist, den Magnetknoten, der das Plasma an Ort und Stelle hält, zu "lösen".

Vorübergehende Lichtereignisse

Der Blitz ist nicht der einzige elektrische Trick, den Gewitter in den Ärmeln haben. Es gibt eine andere Welt von seltsamen, gespenstischen Lichtern, die die meisten Menschen nie sehen und die über Stürmen in der oberen Atmosphäre tanzen. Sie sind nicht wirklich Blitze im herkömmlichen Sinne - "vorübergehende Lichtereignisse" oder "atmosphärische optische Phänomene" sind die bevorzugten Begriffe - aber wir wissen immer noch nicht viel über sie.

Farbbild eines Sprites, genommen von einem Flugzeug. (Foto: NASA / Universität von Alaska Fairbanks / Wikimedia Commons)

Sprites sind riesige Lichtblitze, die direkt über aktiven Gewittern auftreten und normalerweise starken, positiv geladenen Blitzen von Wolke zu Boden entsprechen. Diese wispigen Fackeln werden auch als "rote Sprites" bezeichnet, da die meisten von ihnen rot leuchten. Sie können bis zu 60 Meilen von der Wolkendecke entfernt schießen, obwohl sie schwach aufgeladen sind und selten länger als ein paar Sekunden dauern. Die Formen der Sprites wurden mit Säulen, Karotten und Quallen verglichen, aber ihre schwache Ladung und ihr sanftes Leuchten bedeuten, dass sie selten mit bloßem Auge entdeckt werden - tatsächlich gab es bis 1989 keine fotografischen Beweise dafür. Seitdem jedoch Tausende von Sprites wurden vom Boden, von Flugzeugen und aus dem Weltraum fotografiert und gefilmt.

Blaue Jets halten nur einen Bruchteil einer Sekunde. (Foto: NOAA)

Blaue Jets sind das, wonach sie klingen: Strahlen blauer Energie, die aus der Spitze eines Gewitters in den umgebenden Himmel schießen. Trotz des einfachen Namens sind sie eines der mysteriöseren vorübergehenden Lichtereignisse, da sie nicht direkt mit einem Blitz von Wolke zu Boden verbunden sind und nicht mit dem lokalen Magnetfeld ausgerichtet sind. Wenn die leuchtend blau-weißen Streifen aus einer Wolke austreten, erstrecken sie sich in schmalen Kegeln nach oben, fächern sich allmählich auf und lösen sich in Höhen von etwa 30 Meilen auf. Blaue Jets halten nur einen Bruchteil einer Sekunde, wurden aber von Piloten beobachtet und sogar auf Video festgehalten.

Dieses Bild eines Elfen wurde vom Space Dynamics Lab der Utah State University aufgenommen. (Foto: Utah State University)

Elfen kommen wie Sprites über einem Gebiet mit aktiven Blitzen von Wolke zu Boden vor und kommen auch in der Ionosphäre vor. Diese leuchtenden, sich schnell ausdehnenden Scheiben können sich über 300 Meilen erstrecken, aber sie halten weniger als eine Tausendstelsekunde, was es schwierig machen würde, sie zu erkennen, selbst wenn Ihnen kein Gewitter im Weg wäre. Die NASA entdeckte Elfen 1992, als eine Low-Light-Videokamera des Space Shuttles eine in Aktion aufzeichnete, und Wissenschaftler glauben, dass sie durch einen elektromagnetischen Impuls verursacht wurden, der von einem Gewitter in die Ionosphäre geschossen wurde.

Zu den Blitzereignissen gehören Sprites, Elfen und Blue Jets. (Foto: NOAA)

Blitzschutz

In den letzten 30 Jahren wurden pro Jahr mehr Amerikaner durch Blitze getötet als durch Hurrikane oder Tornados. Da sich die Todesfälle jedoch über mehr Zeit und Distanz verteilen, ist dies laut NOAA "die am meisten unterschätzte Wettergefahr". Aus irgendeinem Grund sterben viel mehr Männer an Blitzeinschlägen als Frauen - seit 2006 waren mehr als 78 Prozent der US-amerikanischen Blitzeinschläge männlich. In bestimmten Teilen des Landes, insbesondere in Florida, Texas und anderen Staaten in der Nähe des Golfs von Mexiko, sind Blitze häufiger und schwerer.

Blitzeinschläge von Wolke zu Boden können Menschen auf verschiedene Weise angreifen. Während eines Gewitters - oder 30 Minuten vor oder nach einem - im Freien zu sein, ist keine gute Idee und steht auch nicht in der Nähe von etwas Hochem wie einem Baum oder einer Stange. Aber im Idealfall solltest du trotzdem drinnen sein.

Der beste Ort ist ein Gebäude mit Sanitär- und Elektrokabeln, da sie den Strom besser leiten als ein menschlicher Körper. Strukturen mit freiliegenden Öffnungen sind nicht sicher, einschließlich Schuppen, Carports, Picknickunterkünften, Baseball-Unterstanden und Freiluftstadien. Wenn Sie draußen festsitzen, versuchen Sie, mit hochgeklappten Fenstern in ein geschlossenes Metallfahrzeug zu steigen, und vermeiden Sie Dinge mit offenen Kabinen wie Cabrios, Golfwagen, Traktoren oder Baumaschinen.

Schwimmbäder sind bei Gewittern notorisch gefährlich, weil Wasser so leicht Strom leitet. Neben Metall, einem weiteren Top-Leiter, kann Wasser auch dazu beitragen, dass Blitze in unsere Häuser und Geschäfte eindringen und durch die Sanitär- und Elektrosysteme eindringen. Der Bolzen kann direkt auf das Gebäude treffen oder durch die Stromleitungen laufen und möglicherweise jeden Stromschlag verursachen, der gerade duscht, einen Computer benutzt oder gerade telefoniert (Festnetz ist das Hauptrisiko; Mobiltelefone sind im Allgemeinen sicher in einem Sturm). Selbst wenn keine Tornados erwartet werden, ist der sicherste Teil eines Gebäudes der Innenraum, fern von Fenstern, Wasser und Elektrogeräten.

Weitere Informationen zu Blitzwissenschaft und Sicherheit finden Sie unter folgenden Links:

  • NOAA: Blitzgrundlagen
  • NOAA: Grundlagen des Gewitters

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde seit ihrer Veröffentlichung im Juni 2009 mit neuen Informationen aktualisiert.

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