Blitze sind eines der schönsten Naturschauspiele. Er ist aber auch eines der tödlichsten Naturphänomene, die dem Menschen bekannt sind. Mit Blitztemperaturen, die heißer sind als die Oberfläche der Sonne, und Schockwellen, die in alle Richtungen ausstrahlen, ist der Blitz eine Lektion in Physik und Demut.

Abgesehen von seiner gewaltigen Schönheit stellt der Blitz die Wissenschaft vor eines ihrer größten lokalen Rätsel: Wie funktioniert er? Es ist allgemein bekannt, dass Blitze in elektrisch aufgeladenen Gewittersystemen entstehen, aber die Methode der Wolkenaufladung ist nach wie vor rätselhaft. In diesem Artikel werden wir Blitze von innen heraus betrachten, damit Sie dieses Phänomen verstehen können.

Blitze beginnen mit einem Prozess, der weniger geheimnisvoll ist: dem Wasserkreislauf. Um zu verstehen, wie der Wasserkreislauf funktioniert, müssen wir zunächst die Prinzipien der Verdunstung und der Kondensation verstehen.

Die Verdunstung ist der Prozess, bei dem eine Flüssigkeit Wärme aufnimmt und sich in Dampf verwandelt. Ein gutes Beispiel ist eine Wasserpfütze nach einem Regenguss. Warum trocknet die Pfütze aus? Das Wasser in der Pfütze nimmt Wärme von der Sonne und der Umgebung auf und entweicht als Dampf. „Entweichen“ ist ein guter Begriff, wenn es um Verdunstung geht. Wenn die Flüssigkeit Wärme ausgesetzt ist, bewegen sich ihre Moleküle schneller. Einige der Moleküle können sich schnell genug bewegen, um sich von der Flüssigkeitsoberfläche zu lösen und die Wärme in Form von Dampf oder Gas abzugeben. Sobald sich der Dampf von den Zwängen der Flüssigkeit befreit hat, beginnt er in die Atmosphäre aufzusteigen.

Kondensation ist der Prozess, bei dem ein Dampf oder Gas Wärme verliert und zu einer Flüssigkeit wird. Wann immer Wärme übertragen wird, bewegt sie sich von einer höheren Temperatur zu einer niedrigeren Temperatur. Ein Kühlschrank nutzt dieses Konzept, um Ihre Lebensmittel und Getränke zu kühlen. Er bietet eine Umgebung mit niedriger Temperatur, die die Wärme aus Ihren Getränken und Lebensmitteln aufnimmt und im so genannten Kühlkreislauf abführt. In dieser Hinsicht wirkt die Atmosphäre wie ein riesiger Kühlschrank für Gase und Dämpfe. Während die Dämpfe oder Gase aufsteigen, sinken die Temperaturen in der Umgebungsluft immer weiter ab. Schon bald beginnen die Dämpfe, die Wärme von ihrer „Mutter“-Flüssigkeit abgeführt haben, Wärme an die Atmosphäre zu verlieren. Wenn er in größere Höhen und niedrigere Temperaturen aufsteigt, geht schließlich so viel Wärme verloren, dass der Dampf kondensiert und in den flüssigen Zustand zurückkehrt.

Wenden wir diese beiden Konzepte nun auf den Wasserkreislauf an.

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Wasser oder Feuchtigkeit auf der Erde absorbiert Wärme von der Sonne und der Umgebung. Wenn genügend Wärme absorbiert wurde, haben einige Moleküle der Flüssigkeit genug Energie, um aus der Flüssigkeit zu entweichen und als Dampf in die Atmosphäre aufzusteigen. Während der Dampf immer höher steigt, wird die Temperatur der umgebenden Luft immer niedriger. Schließlich verliert der Dampf so viel Wärme an die Umgebungsluft, dass er sich wieder in eine Flüssigkeit verwandelt. Die Erdanziehung bewirkt dann, dass die Flüssigkeit wieder auf die Erde „fällt“, wodurch sich der Kreislauf schließt. Wenn die Temperaturen in der Umgebungsluft niedrig genug sind, kann der Dampf kondensieren und dann zu Schnee oder Graupel gefrieren. Wiederum wird die Schwerkraft die gefrorenen Formen einfordern und sie werden zur Erde zurückkehren.

Im nächsten Abschnitt werden wir sehen, was elektrische Stürme verursacht.