Was bei einem Gewitter passiert – Physik hinter Blitz & Donner
Wie entsteht ein Gewitter? Was passiert bei Blitz und Donner? Der Beitrag erklärt die Vorgänge in der Wolke und gibt Tipps für den Ernstfall.
Gewitter sind komplexe Wetterereignisse. Sie entstehen durch aufsteigende, feuchte Luft, die große Mengen Wasser in die Atmosphäre trägt. In der daraus entstehenden Gewitterwolke trennen sich elektrische Ladungen – ein Spannungsfeld entsteht. Bei Überschreitung einer kritischen Schwelle kommt es zu einem Blitz. Die dabei entstehende Hitze führt zu Donner.
Foto: PantherMedia / jctabb
Wenn der Himmel sich verdunkelt, Blitze über den Horizont zucken und der Donner die Luft erschüttert, erleben wir ein Gewitter. Gerade in den Sommermonaten treten diese Wetterereignisse häufiger auf. Doch was passiert genau? Wie entsteht ein Blitz? Warum grollt der Donner – und wie gefährlich ist ein Gewitter wirklich?
Inhaltsverzeichnis
Ein Naturschauspiel voller Physik
Ein Gewitter beginnt mit feuchter, warmer Luft. Sie steigt auf, weil sie leichter ist als die kältere Umgebungsluft. Dieser Aufwind transportiert Wasserdampf in größere Höhen. Dabei entstehen sogenannte Cumuluswolken – erste Vorboten eines Gewitters.
Wenn die Bedingungen stimmen, wachsen diese Wolken weiter an. Die aufsteigende Luft erreicht Höhen von bis zu 16 Kilometern. Der Wasserdampf kühlt dabei ab, kondensiert und bildet Wassertröpfchen sowie Eiskristalle. Es entsteht eine Cumulonimbus-Wolke – die typische Gewitterwolke.
Solche Wolken tragen bis zu 50 Millionen Tonnen Wasser. Ihre charakteristische Form mit einem ambossartigen oberen Rand zeigt, dass die feuchte Luft an der Grenze zur Stratosphäre seitlich ausweichen muss – dort kann sie nicht weiter aufsteigen, weil die Temperatur nicht mehr abnimmt.
Ladungstrennung in der Wolke
Während sich die Wolke auftürmt, reiben und stoßen Wassertröpfchen und Eiskristalle aneinander. Dabei laden sich die Teilchen unterschiedlich auf: Kleine Eiskristalle werden meist positiv, größere Tropfen eher negativ geladen. So entstehen in der Wolke zwei voneinander getrennte Ladungszonen.
Oben dominiert positive Ladung, unten sammeln sich negative. Auch der Boden unter der Wolke reagiert: Er lädt sich durch sogenannte Influenz positiv auf. Es entsteht ein elektrisches Feld zwischen Wolke und Erde. Ist die Spannung stark genug, entlädt sie sich schlagartig – als Blitz.
Wie ein Blitz zur Erde findet
Meist beginnt ein Blitz mit einem sogenannten Leitblitz, der von der Wolke in Richtung Erde wandert. Dabei entsteht ein ionisierter Kanal – die Luft wird leitfähig. Vom Boden schießt ihm eine Fangentladung entgegen. Sie entsteht besonders leicht an erhöhten Punkten wie Kirchtürmen oder Antennen.
Trifft Leit- und Fangentladung aufeinander, schließt sich der Stromkreis. Nun folgt die eigentliche Hauptentladung – häufig in mehreren Schüben. Dabei fließen elektrische Ströme mit bis zu 300.000 Ampere. In diesem Kanal erhitzt sich die Luft innerhalb weniger Millionstel Sekunden auf rund 30.000 °C. Die Luft wird zu Plasma, also einem Zustand, in dem Atome in geladene Teilchen zerfallen.
Donner – der Knall nach dem Blitz
Durch die extreme Hitze dehnt sich die Luft explosionsartig aus. Diese Druckwelle breitet sich in alle Richtungen aus – wir hören sie als Donner. Dabei gibt es Unterschiede: Ein senkrechter Blitz erzeugt einen kräftigen Knall. Ein schräger Blitz sorgt für ein langes Grollen, weil die Schallwellen zeitversetzt am Ohr ankommen.
Mit der sogenannten Sekundenregel lässt sich die Entfernung eines Blitzes abschätzen: Eine Sekunde Zeitdifferenz zwischen Blitz und Donner entspricht etwa 330 Metern. Wer also sechs Sekunden zählt, kann mit gut zwei Kilometern Abstand rechnen.
Entfernung des Blitzes berechnen
Tragen Sie ein, wie viele Sekunden zwischen Blitz und Donner vergangen sind:
Wie weit ein Blitz reicht
Ein Blitz kann mehrere Kilometer lang sein. Der längste jemals gemessene Blitz zog sich über mehr als 750 km durch die USA – von der Strecke her vergleichbar mit der Distanz zwischen Hamburg und Wien. Auch in der Dauer gibt es Extreme: Ein Blitz über Südamerika dauerte laut Weltwetterorganisation WMO etwa 17 Sekunden.
Interessanterweise schlagen viele Blitze gar nicht in den Boden ein. In Deutschland erreichten 2024 laut Nowcast über 1,5 Millionen Blitze eine Stromstärke von mindestens 5 kA. Doch nur etwa 210.000 davon trafen tatsächlich die Erdoberfläche.
Blitz und Strom – eine gefährliche Kombination
Ein Blitz führt gewaltige Energiemengen mit sich. Zum Vergleich: Haushaltsgeräte arbeiten meist mit Strömen unter 10 Ampere. Ein Blitz bringt es dagegen auf Hunderttausende Ampere. Besonders starke Erdblitze entstehen häufig gegen Ende eines Gewitters, wenn der Abzug der Gewitterwolke neue elektrische Bedingungen schafft.
Solche Entladungen starten meist im oberen Teil der Wolke und legen weite Strecken bis zum Einschlag zurück. Sie sind nicht nur gefährlich für Lebewesen, sondern können auch technische Infrastruktur schädigen – etwa Stromleitungen, Windräder oder Bahnanlagen.
Der Geruch von Regen
Vor einem Gewitter nehmen viele Menschen einen typischen Geruch wahr – er stammt vom sogenannten Petrichor. Wenn Regen auf trockenen Boden fällt, lösen die Tropfen Duftstoffe, die Pflanzen zuvor abgesondert haben. Die Bläschen, die beim Aufprall entstehen, schleudern die Partikel in die Luft.
Besonders intensiv riecht es nach einem leichten Sommerregen auf Lehmboden. Manchmal lässt sich dieser Geruch schon wahrnehmen, bevor der erste Tropfen gefallen ist – steigende Luftfeuchtigkeit kann die Stoffe bereits vorab in die Luft transportieren.
Verhalten bei Gewitter
Der Deutsche Wetterdienst rät, bei Gewitter Schutz in festen Gebäuden oder im Auto zu suchen. Wer im Freien überrascht wird, sollte auf Abstand zu Bäumen, Türmen, Masten, Gewässern und Metallzäunen achten.
Wichtig: Nie der höchste Punkt in der Umgebung sein. Im Notfall schützt die Hockstellung mit eng zusammenstehenden Füßen und umschlungenen Armen in einer Bodenmulde am besten.
Blitze in der Forschung
Forschende beobachten Blitze mit Bodensensoren wie BLIDS oder per Satellit. So lassen sich Entstehungsorte in Echtzeit lokalisieren. In Labors werden künstliche Blitze erzeugt, um das Verhalten der Entladungen besser zu verstehen – etwa zur Entwicklung blitzsicherer Technik.
Gewitter liefern zudem wichtige Daten für die Wettervorhersage. Sie zeigen, wie instabil die Atmosphäre ist und helfen, Unwetterlagen besser einzuschätzen. (mit dpa)
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