Blitz - Lightning

Wolken-Boden-Blitze während eines Gewitters
Hochgeschwindigkeits-Blitzvideo in Zeitlupe, aufgenommen mit 6.200 Bildern pro Sekunde

Blitzschlag ist eine natürlich vorkommendes elektrostatische Entladung während der zwei elektrisch geladene Regionen, sowohl in der Atmosphäre oder mit einem auf dem Boden, sich vorübergehend auszugleichen, wodurch die sofortige Freisetzung von so viel wie ein Gigajoule von Energie . Diese Entladung kann ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung erzeugen , von der Hitze, die durch die schnelle Bewegung von Elektronen erzeugt wird , bis hin zu brillanten Blitzen sichtbaren Lichts in Form von Schwarzkörperstrahlung . Blitze verursachen Donner , ein Geräusch aus der Stoßwelle, das sich als Gase in der Nähe der Entladung entwickelt und einen plötzlichen Druckanstieg erfährt. Blitze treten häufig bei Gewittern und anderen Arten von energetischen Wettersystemen auf, aber vulkanische Blitze können auch bei Vulkanausbrüchen auftreten.

Die drei Hauptarten von Blitzen unterscheiden sich darin, wo sie auftreten: entweder innerhalb einer einzelnen Gewitterwolke , zwischen zwei verschiedenen Wolken oder zwischen einer Wolke und dem Boden. Viele andere Beobachtungsvarianten sind bekannt, darunter „ Wärmeblitze “, die aus großer Entfernung zu sehen, aber nicht zu hören sind; trockene Blitze , die Waldbrände verursachen können ; und Kugelblitze , die wissenschaftlich selten beobachtet werden.

Menschen haben Blitze seit Jahrtausenden vergöttert . Vom Blitz abgeleitete idiomatische Ausdrücke wie der englische Ausdruck "bolt from the blue" sind in allen Sprachen üblich. Die Angst vor Blitzen wird als Astraphobie bezeichnet .

Elektrifizierung

(Abbildung 1) Der Hauptaufladungsbereich bei einem Gewitter tritt im zentralen Teil des Sturms auf, wo sich die Luft schnell aufwärts bewegt (Aufwind) und die Temperaturen zwischen −15 und −25 °C liegen.

Die Details des Ladevorgangs werden noch von Wissenschaftlern untersucht, aber über einige der Grundkonzepte der Gewitterelektrifizierung herrscht allgemeine Einigkeit. Die Elektrifizierung kann durch den triboelektrischen Effekt als Ergebnis des Ionentransfers zwischen kollidierenden Körpern erfolgen. Ungeladene, kollidierende Wassertropfen können durch Ladungstransfer zwischen ihnen (als wässrige Ionen) in einem elektrischen Feld, wie es in einer Gewitterwolke existieren würde, aufgeladen werden. Der Hauptaufladungsbereich bei einem Gewitter tritt im zentralen Teil des Sturms auf, wo sich die Luft schnell aufwärts bewegt (Aufwind) und die Temperaturen von -15 bis -25 ° C (5 bis -13 ° F) reichen; siehe Abbildung 1. In diesem Bereich erzeugt die Kombination aus Temperatur und schneller Aufwärtsbewegung eine Mischung aus unterkühlten Wolkentröpfchen (kleine Wassertröpfchen unter dem Gefrierpunkt), kleinen Eiskristallen und Graupel (weicher Hagel). Der Aufwind trägt die unterkühlten Wolkentröpfchen und sehr kleine Eiskristalle nach oben. Gleichzeitig neigt der wesentlich größere und dichtere Graupel dazu, in der aufsteigenden Luft zu sinken oder zu schweben.

(Abbildung 2) Wenn die aufsteigenden Eiskristalle mit Graupel kollidieren, werden die Eiskristalle positiv geladen und der Graupel wird negativ geladen.

Die Unterschiede in der Bewegung des Niederschlags führen zu Kollisionen. Wenn die aufsteigenden Eiskristalle mit Graupel kollidieren, werden die Eiskristalle positiv geladen und der Graupel wird negativ geladen; siehe Abbildung 2. Der Aufwind trägt die positiv geladenen Eiskristalle nach oben zur Spitze der Gewitterwolke. Der größere und dichtere Graupel hängt entweder mitten in der Gewitterwolke oder fällt zum unteren Teil des Sturms.

Der obere Teil der Gewitterwolke wird positiv geladen, während der mittlere bis untere Teil der Gewitterwolke negativ geladen wird.

Das Ergebnis ist, dass der obere Teil der Gewitterwolke positiv geladen wird, während der mittlere bis untere Teil der Gewitterwolke negativ geladen wird.

Die Aufwärtsbewegungen innerhalb des Sturms und Winde in höheren Lagen in der Atmosphäre führen dazu, dass sich die kleinen Eiskristalle (und die positive Ladung) im oberen Teil der Gewitterwolke in einiger Entfernung von der Gewitterwolkenbasis horizontal ausbreiten. Dieser Teil der Gewitterwolke wird Amboss genannt. Während dies der Hauptladeprozess für die Gewitterwolke ist, können einige dieser Ladungen durch Luftbewegungen innerhalb des Sturms (Auf- und Abwinde) umverteilt werden. Darüber hinaus kommt es aufgrund des Niederschlags und der wärmeren Temperaturen in der Nähe des unteren Endes der Gewitterwolke zu einer kleinen, aber wichtigen positiven Ladung.

Die induzierte Ladungstrennung in reinem flüssigem Wasser ist seit den 1840er Jahren bekannt, ebenso wie die Elektrifizierung reinen flüssigen Wassers durch den triboelektrischen Effekt.

William Thomson (Lord Kelvin) zeigte, dass die Ladungstrennung in Wasser in den üblichen elektrischen Feldern an der Erdoberfläche stattfindet und entwickelte mit diesem Wissen ein kontinuierliches elektrisches Feldmessgerät.

Die physikalische Ladungstrennung in verschiedene Regionen mit flüssigem Wasser wurde von William Thompson (Lord Kelvin) mit der Kelvin-Wasserpipette demonstriert . Als die wahrscheinlichsten ladungstragenden Spezies wurden das wässrige Wasserstoffion und das wässrige Hydroxidion angesehen.

Auch die elektrische Aufladung von festem Wassereis wurde berücksichtigt. Als geladene Spezies wurden wiederum das Wasserstoffion und das Hydroxidion angesehen.

Ein Elektron ist in flüssigem Wasser gegenüber einem Hydroxid-Ion plus gelöstem Wasserstoff für die Zeitskalen von Gewittern nicht stabil.

Der Ladungsträger im Blitz sind hauptsächlich Elektronen in einem Plasma. Der Prozess des Übergangs von der Ladung als Ionen (positives Wasserstoffion und negatives Hydroxidion) in Verbindung mit flüssigem Wasser oder festem Wasser zu einer Ladung als Elektronen in Verbindung mit Blitzen muss eine Form der Elektrochemie beinhalten, d. h. die Oxidation und/oder die Reduktion der chemischen Spezies. Da Hydroxid als Base fungiert und Kohlendioxid ein saures Gas ist, ist es möglich, dass geladene Wasserwolken, in denen die negative Ladung in Form des wässrigen Hydroxidions vorliegt, mit atmosphärischem Kohlendioxid wechselwirken, um wässrige Karbonationen und wässriges Hydrogenkarbonat zu bilden Ionen.

Allgemeine Überlegungen

Vier-Sekunden-Video eines Blitzeinschlags, Island in the Sky, Canyonlands National Park , Utah , USA.

Der typische Wolken-Boden-Blitz gipfelt in der Bildung eines elektrisch leitenden Plasmakanals durch die Luft mit einer Höhe von mehr als 5 km (3,1 Meilen) vom Inneren der Wolke bis zur Erdoberfläche. Die eigentliche Entladung ist die letzte Stufe eines sehr komplexen Prozesses. Auf seinem Höhepunkt erzeugt ein typisches Gewitter drei oder mehr Schläge pro Minute auf die Erde. Blitze entstehen hauptsächlich, wenn warme Luft mit kälteren Luftmassen vermischt wird, was zu atmosphärischen Störungen führt, die zur Polarisierung der Atmosphäre notwendig sind. Es kann jedoch auch bei Staubstürmen , Waldbränden , Tornados , Vulkanausbrüchen und sogar in der Winterkälte auftreten, wenn der Blitz als Gewitter bezeichnet wird . Hurrikane erzeugen normalerweise einige Blitze, hauptsächlich in den Regenbändern, die bis zu 160 km vom Zentrum entfernt sind.

Verbreitung und Häufigkeit

Weltkarte mit der Häufigkeit von Blitzeinschlägen in Blitzen pro km² pro Jahr (flächengleiche Projektion), aus kombinierten Daten von 1995–2003 des Optical Transient Detector und 1998–2003 Daten des Lightning Imaging Sensor.

Blitze verteilen sich nicht gleichmäßig über die Erde, wie auf der Karte gezeigt.

Auf der Erde beträgt die Blitzfrequenz ungefähr 44 (± 5) Mal pro Sekunde oder fast 1,4 Milliarden Blitze pro Jahr, und die durchschnittliche Dauer beträgt 0,2 Sekunden, die sich aus einer Reihe viel kürzerer Blitze (Schläge) von etwa 60 bis 70 Mikrosekunden zusammensetzt .

Viele Faktoren beeinflussen die Häufigkeit, Verteilung, Stärke und physikalischen Eigenschaften eines typischen Blitzes in einer bestimmten Region der Welt. Zu diesen Faktoren gehören Bodenhöhe, Breitengrad , vorherrschende Windströmungen , relative Luftfeuchtigkeit und Nähe zu warmen und kalten Gewässern. Bis zu einem gewissen Grad können die Anteile von Intra-Wolke-, Wolke-zu-Wolke- und Wolke-Boden-Blitzen auch in mittleren Breiten je nach Jahreszeit variieren .

Da Menschen terrestrisch sind und sich die meisten ihrer Besitztümer auf der Erde befinden, wo Blitze sie beschädigen oder zerstören können, ist der Wolken-Boden-(CG)-Blitz der am besten untersuchte und am besten verstandene der drei Typen, auch wenn er in der Wolke (IC ) und Cloud-to-Cloud (CC) sind häufigere Blitzarten. Die relative Unvorhersehbarkeit des Blitzes schränkt eine vollständige Erklärung dessen ein, wie oder warum er auftritt, selbst nach Hunderten von Jahren wissenschaftlicher Untersuchungen. Ungefähr 70 % der Blitze treten über Land in den Tropen auf, wo die atmosphärische Konvektion am stärksten ist.

Dies geschieht sowohl durch die Mischung wärmerer und kälterer Luftmassen als auch durch Unterschiede in der Feuchtigkeitskonzentration und geschieht im Allgemeinen an den Grenzen zwischen ihnen . Der Fluss warmer Meeresströmungen vorbei an trockeneren Landmassen wie dem Golfstrom erklärt teilweise die erhöhte Blitzhäufigkeit im Südosten der Vereinigten Staaten . Da großen Gewässern die topografische Variation fehlt, die zu einer atmosphärischen Durchmischung führen würde, sind Blitze über den Weltmeeren deutlich seltener als über Land. Der Nord- und Südpol sind in ihrer Gewitterabdeckung eingeschränkt und führen daher zu Gebieten mit den geringsten Blitzeinschlägen.

Im Allgemeinen machen CG-Blitze nur 25 % aller Blitze weltweit aus. Da die Basis eines Gewitters normalerweise negativ geladen ist, entstehen hier die meisten CG-Blitze. Diese Region befindet sich typischerweise auf der Höhe, wo das Gefrieren innerhalb der Wolke auftritt. Das Gefrieren, kombiniert mit Kollisionen zwischen Eis und Wasser, scheint ein kritischer Teil der anfänglichen Ladungsentwicklung und des Trennungsprozesses zu sein. Bei windgetriebenen Kollisionen neigen Eiskristalle dazu, eine positive Ladung zu entwickeln, während ein schwereres, matschiges Gemisch aus Eis und Wasser (genannt Graupel ) eine negative Ladung entwickelt. Aufwinde innerhalb einer Sturmwolke trennen die leichteren Eiskristalle vom schwereren Graupel, wodurch die obere Region der Wolke eine positive Raumladung ansammelt , während die untere Ebene eine negative Raumladung ansammelt.

Blitz in Belfort , Frankreich

Da die konzentrierte Ladung innerhalb der Wolke die isolierenden Eigenschaften von Luft übersteigen muss und diese proportional zum Abstand zwischen Wolke und Boden zunimmt, wird der Anteil der CG-Einschläge (gegenüber CC- oder IC-Entladungen) größer, wenn die Wolke näher an der Boden. In den Tropen, wo der Gefrierpunkt in der Atmosphäre im Allgemeinen höher ist, sind nur 10 % der Blitze CG. Auf dem Breitengrad Norwegens (ca. 60° nördlicher Breite), wo die Gefrierhöhe niedriger ist, sind 50 % der Blitze CG.

Blitze werden normalerweise von Cumulonimbus- Wolken erzeugt, deren Basen typischerweise 1–2 km (0,62–1,24 Meilen) über dem Boden liegen und bis zu 15 km (9,3 Meilen) hoch sind.

Der Ort, an dem Blitze am häufigsten auftreten, liegt in der Nähe des kleinen Dorfes Kifuka in den Bergen der östlichen Demokratischen Republik Kongo , wo die Höhe etwa 975 m beträgt. Im Durchschnitt erhält diese Region 158 Blitzeinschläge pro Quadratkilometer und Jahr (410 / Quadratmeilen / Jahr). Der Maracaibo-See in Venezuela weist durchschnittlich 297 Tage pro Jahr mit Blitzaktivität auf, ein Effekt, der als Catatumbo-Blitz bezeichnet wird . Andere Blitz - Hotspots sind Singapur und Blitz Alley in Zentralflorida .

Notwendige Bedingungen

Geräusch eines Gewitters

Damit eine elektrostatische Entladung stattfinden kann, sind zwei Voraussetzungen notwendig: Zum einen muss eine ausreichend hohe Potentialdifferenz zwischen zwei Raumbereichen bestehen und zum anderen muss ein hochohmiges Medium den freien, ungehinderten Ausgleich der entgegengesetzten Ladungen behindern. Die Atmosphäre stellt die elektrische Isolierung oder Barriere dar, die einen freien Ausgleich zwischen geladenen Regionen entgegengesetzter Polarität verhindert.

Es ist allgemein bekannt, dass es während eines Gewitters in bestimmten Regionen der Wolke zu Ladungstrennung und -aggregation kommt; die genauen Prozesse, durch die dies geschieht, sind jedoch nicht vollständig verstanden.

Erzeugung elektrischer Felder

Blick auf Blitze aus einem Flugzeug, das über einem System fliegt.

Wenn sich eine Gewitterwolke über die Erdoberfläche bewegt , wird auf der Erdoberfläche unter der Wolke eine gleiche elektrische Ladung , jedoch mit entgegengesetzter Polarität, induziert . Dies wird als Bildgebühr bezeichnet . Die induzierte positive Oberflächenladung, gemessen an einem festen Punkt, ist klein, wenn sich die Gewitterwolke nähert, nimmt zu, wenn das Zentrum des Sturms eintrifft, und sinkt, wenn die Gewitterwolke vorbeizieht. Der Referenzwert der induzierten Oberflächenladung könnte grob als Glockenkurve dargestellt werden.

Die entgegengesetzt geladenen Regionen erzeugen ein elektrisches Feld in der Luft zwischen ihnen. Dieses elektrische Feld variiert in Abhängigkeit von der Stärke der Oberflächenladung am Boden der Gewitterwolke – je größer die akkumulierte Ladung, desto höher das elektrische Feld.

Blitze und Schläge

Bestimmte markante Strukturen ziehen häufig häufige Blitzeinschläge an. Der CN Tower in Toronto wird jeden Sommer mehrmals getroffen.

Die am besten untersuchte und verstandene Form des Blitzes ist der Wolken-Boden-(CG)-Blitz. Obwohl Intra-Cloud (IC) und Cloud-to-Cloud (CC) Blitze häufiger vorkommen, sind sie sehr schwer zu untersuchen, da es keine "physischen" Punkte gibt, die innerhalb der Wolken überwacht werden müssen. Angesichts der sehr geringen Wahrscheinlichkeit, dass Blitze wiederholt und konstant denselben Punkt treffen, sind wissenschaftliche Untersuchungen auch in Bereichen mit hoher CG-Frequenz schwierig.

Ein Blitzeinschlag von Wolke zu Boden in der Mojave-Wüste , Kalifornien
Ein Intra-Cloud-Flash. Ein Blitz in der Wolke beleuchtet die gesamte Wolke.

Blitzführer

Ein nach unten gerichteter Führer reist in Richtung Erde und verzweigt sich dabei.
Blitzeinschlag verursacht durch die Verbindung von zwei Leitern, positiv in blau und negativ in rot dargestellt

In einem nicht gut verstandenen Prozess wird ein bidirektionaler Kanal ionisierter Luft, ein sogenannter „ Leader “, zwischen entgegengesetzt geladenen Regionen in einer Gewitterwolke initiiert. Vorspann sind elektrisch leitende Kanäle aus ionisiertem Gas, die sich durch Bereiche mit einer Ladung, die der der Vorspannspitze entgegengesetzt ist, ausbreiten oder auf andere Weise von diesen angezogen werden. Das negative Ende des bidirektionalen Leiters füllt einen Bereich mit positiver Ladung, der auch als Mulde bezeichnet wird, innerhalb der Wolke, während das positive Ende eine Mulde mit negativer Ladung füllt. Anführer teilen sich oft und bilden Äste in einem baumähnlichen Muster. Darüber hinaus reisen negative und einige positive Führungspersönlichkeiten diskontinuierlich in einem Prozess, der als "Schritt" bezeichnet wird. Die daraus resultierende ruckartige Bewegung der Führer kann in Zeitlupenvideos von Blitzen gut beobachtet werden.

Es ist möglich, dass ein Ende des Vorspanns den entgegengesetzt geladenen Brunnen vollständig füllt, während das andere Ende noch aktiv ist. Wenn dies geschieht, kann sich das führende Ende, das den Brunnen füllte, außerhalb der Gewitterwolke ausbreiten und entweder zu einem Wolke-Luft-Blitz oder einem Wolke-Boden-Blitz führen. Bei einem typischen Wolke-Boden-Blitz initiiert ein bidirektionaler Leiter zwischen den Hauptbereichen der negativen und niedrigeren positiven Ladung in einer Gewitterwolke. Der Bereich mit schwächerer positiver Ladung wird schnell durch den negativen Leiter gefüllt, der sich dann in Richtung der induktiv geladenen Masse ausbreitet.

Die positiv und negativ geladenen Leiter gehen in entgegengesetzte Richtungen, positiv nach oben in der Wolke und negativ zur Erde. Beide Ionenkanäle verlaufen in ihren jeweiligen Richtungen in mehreren aufeinanderfolgenden Schüben. Jeder Anführer "bündelt" Ionen an den Spitzen, schießt einen oder mehrere neue Anführer heraus, bündelt kurzzeitig wieder, um geladene Ionen zu konzentrieren, und schießt dann einen anderen Anführer heraus. Der negative Anführer breitet sich weiter aus und spaltet sich auf seinem Weg nach unten, wobei er sich oft beschleunigt, wenn er sich der Erdoberfläche nähert.

Ungefähr 90% der Ionenkanallängen zwischen "Pools" sind ungefähr 45 m (148 ft) lang. Der Aufbau des Ionenkanals dauert vergleichsweise lange (Hunderte Millisekunden ) im Vergleich zur resultierenden Entladung, die innerhalb weniger Dutzend Mikrosekunden erfolgt. Der elektrische Strom , der zum Aufbau des Kanals benötigt wird, gemessen in zehn oder hundert Ampere , wird durch nachfolgende Ströme während der eigentlichen Entladung in den Schatten gestellt.

Die Initiation des Blitzanführers ist nicht gut verstanden. Die elektrische Feldstärke innerhalb der Gewitterwolke ist typischerweise nicht groß genug, um diesen Prozess von selbst auszulösen. Es wurden viele Hypothesen aufgestellt. Eine Hypothese postuliert, dass Schauer relativistischer Elektronen durch kosmische Strahlung erzeugt und dann über einen Prozess namens Runaway-Durchbruch auf höhere Geschwindigkeiten beschleunigt werden . Wenn diese relativistischen Elektronen kollidieren und neutrale Luftmoleküle ionisieren, initiieren sie die Bildung von Leadern. Eine andere Hypothese beinhaltet die Bildung lokal verstärkter elektrischer Felder in der Nähe von länglichen Wassertröpfchen oder Eiskristallen. Die Perkolationstheorie , insbesondere für den Fall der voreingenommenen Perkolation, beschreibt zufällige Konnektivitätsphänomene, die eine Entwicklung verbundener Strukturen ähnlich der von Blitzeinschlägen erzeugen.

Aufwärtsstreamer

Wenn sich ein gestufter Leiter dem Boden nähert, erhöht das Vorhandensein entgegengesetzter Ladungen auf dem Boden die Stärke des elektrischen Felds . Das elektrische Feld ist am stärksten an geerdeten Objekten, deren Spitzen der Basis der Gewitterwolke am nächsten sind, wie Bäume und hohe Gebäude. Wenn das elektrische Feld stark genug ist, ein positiv geladener Ionenkanal, ein positiver oder aufwärts genannt Streamer kann von diesen Punkten entwickeln. Dies wurde erstmals von Heinz Kasemir theoretisiert.

Wenn sich negativ geladene Leiter nähern und die lokale elektrische Feldstärke erhöhen, überschreiten geerdete Objekte, die bereits eine Koronaentladung erfahren, einen Schwellenwert und bilden nach oben gerichtete Streamer.

Anhang

Sobald ein nach unten gerichteter Vorspann mit einem verfügbaren nach oben gerichteten Vorspann verbunden ist, ein Vorgang, der als Befestigung bezeichnet wird, wird ein Pfad mit niedrigem Widerstand gebildet, und eine Entladung kann auftreten. Es wurden Fotos gemacht, auf denen nicht befestigte Streamer deutlich zu sehen sind. Die ungebundenen Abwärtsführer sind auch in verzweigten Blitzen sichtbar, von denen keiner mit der Erde verbunden ist, obwohl es so aussehen mag. Hochgeschwindigkeitsvideos können den laufenden Anhängevorgang zeigen.

Entladen

Rückhub

Hochgeschwindigkeitsfotografie, die verschiedene Teile eines Blitzes während des Entladungsprozesses zeigt, wie in Toulouse , Frankreich.

Sobald ein leitfähiger Kanal den Luftspalt zwischen dem negativen Ladungsüberschuss in der Wolke und dem positiven Oberflächenladungsüberschuss darunter überbrückt, gibt es einen großen Widerstandsabfall über den Blitzkanal. Die Elektronen werden dadurch in einer am Ansatzpunkt beginnenden Zone schnell beschleunigt, die sich mit bis zu einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit über das gesamte Leiternetzwerk ausdehnt. Dies ist der "Rückschlag" und es ist der leuchtendste und auffälligste Teil der Blitzentladung.

Eine große elektrische Ladung fließt entlang des Plasmakanals von der Wolke zum Boden und neutralisiert die positive Bodenladung, wenn Elektronen vom Auftreffpunkt in die Umgebung fließen. Dieser enorme Stromstoß erzeugt große radiale Spannungsunterschiede entlang der Erdoberfläche. Sie werden als Schrittpotentiale bezeichnet und sind für mehr Verletzungen und Todesfälle in Personengruppen oder anderen Tieren verantwortlich als der Schlag selbst. Strom nimmt alle ihm zur Verfügung stehenden Wege. Solche Schrittpotentiale fließen oft durch ein Bein und aus einem anderen heraus, wodurch ein unglücklicher Mensch oder ein Tier, das in der Nähe der Stelle steht, an der der Blitz einschlägt, einen Stromschlag erleidet.

Der elektrische Strom des Rückhubs beträgt durchschnittlich 30 Kiloampere für einen typischen Blitz mit negativem Schwerpunkt, der oft als Blitz mit negativem Schwerpunkt bezeichnet wird. In einigen Fällen kann ein Boden-zu-Wolke-Blitz (GC) von einer positiv geladenen Region am Boden unter einem Sturm ausgehen. Diese Entladungen stammen normalerweise von den Spitzen sehr hoher Strukturen, wie beispielsweise Kommunikationsantennen. Es wurde festgestellt, dass die Geschwindigkeit, mit der der Rückhubstrom fließt, etwa 100.000 km/s (ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit) beträgt.

Der massive Stromfluss, der während des Rückhubs auftritt, kombiniert mit der Geschwindigkeit, mit der er auftritt (gemessen in Mikrosekunden), überhitzt den fertigen Führungskanal schnell und bildet einen elektrisch hochleitfähigen Plasmakanal. Die Kerntemperatur des Plasmas beim Rückhub kann 50.000 K überschreiten, wodurch es mit einer brillanten, blau-weißen Farbe strahlt. Sobald der elektrische Strom aufhört zu fließen, kühlt sich der Kanal ab und löst sich über Dutzende oder Hunderte von Millisekunden auf, wobei er oft als fragmentierte Flecken glühenden Gases verschwindet. Durch die nahezu augenblickliche Erwärmung während des Rückhubs dehnt sich die Luft explosionsartig aus und erzeugt eine starke Stoßwelle, die als Donner zu hören ist .

Erneut zuschlagen

Hochgeschwindigkeitsvideos (Bild für Bild untersucht) zeigen, dass die meisten Blitze mit negativem Schwerpunkt aus 3 oder 4 einzelnen Schlägen bestehen, obwohl es bis zu 30 sein können.

Jeder erneute Schlag wird durch eine relativ lange Zeitspanne getrennt, typischerweise 40 bis 50 Millisekunden, da andere geladene Bereiche in der Wolke in nachfolgenden Schlägen entladen werden. Wiederzündungen verursachen oft einen merklichen " Strobe-Light "-Effekt.

Um zu verstehen, warum mehrere Rückschläge denselben Blitzkanal verwenden, muss man das Verhalten von positiven Vorfächern verstehen, zu denen ein typischer Bodenblitz effektiv wird, wenn der negative Vorspann mit dem Boden verbunden wird. Positive Leader verfallen schneller als negative Leader. Aus nicht gut verstandenen Gründen neigen bidirektionale Leiter dazu, auf den Spitzen der verfallenen positiven Leiter zu initiieren, wobei das negative Ende versucht, das Leiternetzwerk wieder zu ionisieren. Diese Anführer, auch Rückstoßanführer genannt , zerfallen normalerweise kurz nach ihrer Bildung. Wenn es ihnen gelingt, mit einem leitenden Teil des Hauptvorfachnetzwerks in Kontakt zu treten, tritt ein Rückschlag-ähnlicher Vorgang auf und ein Dartvorfach bewegt sich über die gesamte oder einen Teil der Länge des ursprünglichen Vorfachs. Die Dartspitzen, die eine Verbindung mit dem Boden herstellen, verursachen die meisten nachfolgenden Rückschläge.

Jedem nachfolgenden Schlag gehen dazwischenliegende Dart-Führungsschläge voraus, die eine schnellere Anstiegszeit, aber eine geringere Amplitude als der anfängliche Rückschlag haben. Jeder nachfolgende Hub verwendet normalerweise den Abflusskanal des vorherigen wieder, aber der Kanal kann von seiner vorherigen Position versetzt werden, wenn der Wind den heißen Kanal verdrängt.

Da Rückstoß- und Dart-Vorfachprozesse bei negativen Vorfächern nicht auftreten, verwenden nachfolgende Rückschläge bei Blitzen mit positivem Grund, die später in diesem Artikel erläutert werden, sehr selten denselben Kanal.

Transiente Ströme während des Blitzens

Der elektrische Strom innerhalb einer typischen negativen CG-Blitzentladung steigt sehr schnell in 1–10 Mikrosekunden auf seinen Spitzenwert an und fällt dann langsamer über 50–200 Mikrosekunden ab. Die transiente Natur des Stroms innerhalb eines Blitzes führt zu mehreren Phänomenen, die beim wirksamen Schutz bodengebundener Strukturen angegangen werden müssen. Sich schnell ändernde Ströme neigen dazu, sich auf der Oberfläche eines Leiters zu bewegen, im sogenannten Skin-Effekt , im Gegensatz zu Gleichstrom, der den gesamten Leiter wie Wasser durch einen Schlauch "durchströmt". Daher neigen Leiter, die zum Schutz von Einrichtungen verwendet werden, dazu, mehrdrähtig zu sein, wobei kleine Drähte miteinander verwoben sind. Dadurch erhöht sich die Gesamtbündelfläche in umgekehrtem Verhältnis zu dem einzelnen Strangradius, für eine festgelegte Gesamtquerschnittsfläche .

Die sich schnell ändernden Ströme erzeugen auch elektromagnetische Impulse (EMPs) , die vom Ionenkanal nach außen strahlen. Dies ist ein Merkmal aller elektrischen Entladungen. Die abgestrahlten Pulse schwächen sich mit zunehmender Entfernung vom Ursprung schnell ab. Wenn sie jedoch über leitende Elemente wie Stromleitungen, Kommunikationsleitungen oder Metallrohre laufen, können sie einen Strom induzieren, der nach außen bis zu ihrem Abschluss fließt. Der Stoßstrom ist umgekehrt proportional zum Wellenwiderstand: Je höher die Impedanz, desto niedriger der Strom. Dies ist die Überspannung , die in den meisten Fällen zur Zerstörung empfindlicher Elektronik , Elektrogeräte oder Elektromotoren führt . Parallel zu diesen Leitungen angeschlossene Geräte, sogenannte Überspannungsschutzgeräte (SPD) oder Transient Voltage Surge Suppressors (TVSS) , können den transienten unregelmäßigen Strom des Blitzes erkennen und durch Änderung seiner physikalischen Eigenschaften den Spike auf eine angeschlossene Erdung leiten zum Schutz der Geräte vor Beschädigungen.

Typen

Drei Haupttypen von Blitzen werden durch die "Start"- und "End"-Punkte eines Blitzkanals definiert.

  • Intra-Cloud (IC) oder In-Cloud- Blitze treten innerhalb einer einzelnen Gewitterwolke auf.
  • Cloud-to-Cloud (CC) oder Inter-Cloud Lightning beginnt und endet zwischen zwei verschiedenen "funktionalen" Gewitterwolkeneinheiten.
  • Cloud-to-ground (CG) Blitze entstehen hauptsächlich in der Gewitterwolke und enden auf einer Erdoberfläche, können aber auch in umgekehrter Richtung, also von Boden zu Wolke, auftreten.

Es gibt Variationen jedes Typs, wie "positive" versus "negative" CG-Blitze, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben, die jedem gemeinsam sind und gemessen werden können. Verschiedene gebräuchliche Namen, die verwendet werden, um ein bestimmtes Blitzereignis zu beschreiben, können demselben oder verschiedenen Ereignissen zugeschrieben werden.

Wolke zu Erde (CG)

Blitz von Wolke zu Boden

Cloud-to-ground (CG) Blitze sind Blitzentladungen zwischen einer Gewitterwolke und dem Boden. Es wird von einem gestuften Leader eingeleitet, der sich von der Wolke nach unten bewegt, der von einem Streamer getroffen wird, der sich vom Boden heraufbewegt.

CG ist die am wenigsten verbreitete, aber am besten verstandene aller Arten von Blitzen. Es ist einfacher wissenschaftlich zu studieren, weil es an einem physischen Objekt, nämlich der Erde, endet und sich mit Instrumenten am Boden messen lässt. Von den drei Hauptarten von Blitzen stellt er die größte Bedrohung für Leben und Eigentum dar, da er die Erde beendet oder "einschlägt".

Die Gesamtentladung, die als Blitz bezeichnet wird, besteht aus einer Reihe von Prozessen, wie z. B. vorläufiger Zusammenbruch, abgestufte Vorfächer, verbindende Vorfächer, Rückschläge, Dart-Führer und nachfolgende Rückschläge. Die Leitfähigkeit des Erdreichs, sei es Erd-, Süß- oder Salzwasser, kann die Blitzabflussrate und damit die sichtbaren Eigenschaften beeinflussen.

Positiver und negativer Blitz

Blitze zwischen Wolke und Erde (CG) sind entweder positiv oder negativ, wie durch die Richtung des herkömmlichen elektrischen Stroms zwischen Wolke und Erde definiert. Die meisten CG-Blitze sind negativ, was bedeutet, dass eine negative Ladung auf den Boden übertragen wird und Elektronen entlang des Blitzkanals nach unten wandern (herkömmlich fließt der Strom vom Boden zur Wolke). Das Umgekehrte geschieht in einem positiven CG-Blitz, bei dem Elektronen entlang des Blitzkanals nach oben wandern und eine positive Ladung auf den Boden übertragen wird (herkömmlich fließt der Strom von der Wolke zum Boden). Positive Blitze sind seltener als negative Blitze und machen im Durchschnitt weniger als 5 % aller Blitzeinschläge aus.

Ein Blitz aus dem blauen Blitzeinschlag, der aus dem klaren, aber turbulenten Himmel über der Ambosswolke einzuleiten scheint und einen Plasmablitz durch die Wolke direkt auf den Boden treibt. Sie werden allgemein als positive Blitze bezeichnet, obwohl sie normalerweise eine negative Polarität haben.

Es gibt sechs verschiedene Mechanismen, die theoretisch zur Bildung von positiven Blitzen führen.

  • Vertikale Windscherung, die die obere positive Ladungsregion einer Gewitterwolke verdrängt und sie dem Boden darunter aussetzt.
  • Der Verlust von Regionen mit niedrigerer Ladung in der Dissipationsstufe eines Gewitters, wobei die primäre positive Ladungsregion zurückbleibt.
  • Eine komplexe Anordnung von Ladungsbereichen in einer Gewitterwolke, die effektiv zu einem invertierten Dipol oder invertierten Tripol führt, bei dem sich die negative Hauptladungszone über der positiven Hauptladungszone befindet und nicht darunter.
  • Eine ungewöhnlich große untere positive Ladungsregion in der Gewitterwolke.
  • Abschneiden eines verlängerten negativen Vorspanns von seinem Ursprung, der einen neuen bidirektionalen Vorspann erzeugt, bei dem das positive Ende den Boden berührt, was häufig bei Amboss-Crawler-Spinnenblitzen zu sehen ist.
  • Die Initiierung eines abwärts gerichteten positiven Zweigs von einem IC-Blitzblitz.

Entgegen der landläufigen Meinung stammen positive Blitze nicht unbedingt vom Amboss oder der oberen positiven Ladungsregion und treffen außerhalb des Gewitters auf einen regenfreien Bereich. Dieser Glaube basiert auf der veralteten Vorstellung, dass Blitzleiter unipolar sind und aus ihrer jeweiligen Ladungsregion stammen.

Positive Blitzeinschläge sind in der Regel viel intensiver als ihre negativen Gegenstücke. Eine durchschnittliche Bolzen des negativen Blitzes trägt einen elektrischen Strom von 30.000 Ampere (30 kA), und überträgt 15 Coulombs der elektrischen Ladung und 1 Gigajoule von Energie . Große positive Blitze können bis zu 120 kA und 350 C tragen. Der durchschnittliche positive Masseblitz hat ungefähr den doppelten Spitzenstrom eines typischen negativen Blitzes und kann Spitzenströme bis zu 400 kA und Ladungen von mehreren hundert Coulomb erzeugen. Außerdem folgen auf positive Masseblitze mit hohen Spitzenströmen im Allgemeinen lange anhaltende Ströme, eine Korrelation, die bei negativen Masseblitzen nicht beobachtet wird.

Positive Blitzeinschläge sind aufgrund ihrer größeren Kraft wesentlich gefährlicher als negative. Positive Blitze erzeugen sowohl höhere Spitzenströme als auch längere Dauerströme, wodurch sie in der Lage sind, Oberflächen auf viel höhere Werte zu erhitzen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein Feuer entzündet wird. Die großen Entfernungen, die positive Blitze durch klare Luft ausbreiten können, erklären, warum sie als "Blitze aus heiterem Himmel" bekannt sind und Beobachter nicht warnen.

Trotz des weit verbreiteten Missverständnisses, dass es sich um positive Blitzeinschläge handelt, da sie scheinbar aus der positiven Ladungsregion stammen, haben Beobachtungen gezeigt, dass es sich tatsächlich um negative Blitze handelt. Sie beginnen als IC-Blitze innerhalb der Wolke, der negative Leiter verlässt dann die Wolke aus der positiven Ladungsregion, bevor er sich durch klare Luft ausbreitet und in einiger Entfernung auf dem Boden aufschlägt.

Es wurde auch gezeigt, dass positive Blitze das Auftreten von nach oben gerichteten Blitzen von den Spitzen hoher Strukturen auslösen und größtenteils für die Initiierung von Sprites mehrere zehn Kilometer über dem Boden verantwortlich sind. Positive Blitze treten tendenziell häufiger bei Winterstürmen auf , wie bei Gewitter , bei intensiven Tornados und in der Dissipationsphase eines Gewitters . Es werden auch riesige Mengen extrem niederfrequenter (ELF) und sehr niederfrequenter (VLF) Radiowellen erzeugt.

Cloud-to-Cloud (CC) und Intra-Cloud (IC)

Blitzentladungen können zwischen Wolkenbereichen auftreten, ohne den Boden zu berühren. Wenn es zwischen zwei getrennten Wolken auftritt, wird es als Cloud-to-Cloud (CC) oder Inter-Cloud- Blitz bezeichnet. Wenn es zwischen Bereichen mit unterschiedlichem elektrischem Potenzial innerhalb einer einzelnen Wolke auftritt , wird es als Intra-Cloud- (IC)-Blitz bezeichnet. IC-Blitze sind die am häufigsten vorkommende Art.

IC-Blitze treten am häufigsten zwischen dem oberen Ambossabschnitt und dem unteren Bereich eines bestimmten Gewitters auf. Diese Blitze können manchmal nachts auf große Entfernungen als sogenannte „ Blattblitze “ beobachtet werden. In solchen Fällen kann der Beobachter nur einen Lichtblitz sehen, ohne einen Donner zu hören.

Ein anderer Begriff für Wolken-Wolken- oder Wolken-Wolken-Boden-Blitze ist "Amboss-Kriecher", aufgrund der Angewohnheit der Ladung, die typischerweise unter oder innerhalb des Amboss entsteht und durch die oberen Wolkenschichten eines Gewitters kriecht, was oft dramatische Mehrfachverzweigungen erzeugt Striche. Diese werden normalerweise gesehen, wenn ein Gewitter über den Betrachter hinwegzieht oder zu zerfallen beginnt. Das lebhafteste Raupenverhalten tritt bei gut entwickelten Gewittern auf, die eine ausgedehnte Scherung des hinteren Amboss aufweisen.

Beobachtungsvariationen

Amboss-Crawler über dem Lake Wright Patman südlich von Redwater, Texas auf der Rückseite eines großen Regengebiets, das mit einer Kaltfront verbunden ist
  • Amboss-Crawler-Blitze , manchmal auch als Spinnenblitz bezeichnet, werden erzeugt, wenn sich Anführer durch horizontal ausgedehnte Ladungsregionen in ausgereiften Gewittern ausbreiten, normalerweise die stratiformen Regionen mesoskaliger Konvektionssysteme. Diese Entladungen beginnen gewöhnlich als IC-Entladungen, die ihren Ursprung im Konvektionsbereich haben; das negative Leiterende breitet sich dann gut in die oben erwähnten Ladungsbereiche im schichtförmigen Bereich aus. Wenn die Führungslinie zu lang wird, kann sie in mehrere bidirektionale Führungslinien aufgeteilt werden. In diesem Fall kann das positive Ende des abgetrennten Vorfachs als positiver CG-Blitz auf den Boden auftreffen oder auf der Unterseite der Wolke kriechen, wodurch ein spektakuläres Schauspiel von Blitzen erzeugt wird, die über den Himmel kriechen. Auf diese Weise erzeugte Bodenblitze neigen dazu, hohe Ladungsmengen zu übertragen, und dies kann Aufwärtsblitze und Blitze in der oberen Atmosphäre auslösen.
  • Kugelblitze können ein atmosphärisches elektrisches Phänomen sein, dessen physikalische Natur noch umstritten ist . Der Begriff bezieht sich auf Berichte von leuchtenden , meist kugelförmigen Objekten, die von erbsengroß bis zu mehreren Metern Durchmesser variieren. Es wird manchmal mit Gewittern in Verbindung gebracht , aber im Gegensatz zu Blitzen, die nur den Bruchteil einer Sekunde dauern, dauert ein Kugelblitz angeblich viele Sekunden. Kugelblitze wurden von Augenzeugen beschrieben, aber selten von Meteorologen aufgezeichnet. Wissenschaftliche Daten über natürliche Kugelblitze sind aufgrund ihrer Seltenheit und Unvorhersehbarkeit rar. Die Vermutung seiner Existenz basiert auf gemeldeten öffentlichen Sichtungen und hat daher zu etwas widersprüchlichen Ergebnissen geführt. Brett Porter, ein Wildhüter, berichtete, 1987 in Queensland, Australien, ein Foto gemacht zu haben.

  • Perlenblitz , auch bekannt unter den Begriffen Perlenblitz, Kettenblitz, Perlschnurblitz und Eclair en Chapelet, um nur einige zu nennen, ist die Abklingphase eines Blitzkanals, bei der die Leuchtkraft des Kanals in Segmente zerfällt. Nahezu jede Blitzentladung weist Abperlen auf, wenn sich der Kanal unmittelbar nach einem Rückschlag abkühlt, was manchmal als "Abperlphase" des Blitzes bezeichnet wird. 'Perlenblitz' ist eher ein Stadium einer normalen Blitzentladung als eine Art Blitz an sich. Das Abperlen eines Blitzkanals ist normalerweise ein kleinräumiges Merkmal und ist daher oft nur sichtbar, wenn sich der Beobachter/die Kamera in der Nähe des Blitzes befindet.
Gigantischer Jet vom Gipfel des Mauna Kea , Hawaii aus gesehen.
  • Ein Blitz in klarer Luft beschreibt Blitze, die ohne sichtbare Wolke auftreten, die nahe genug ist, um sie erzeugt zu haben. In den USA und den kanadischen Rocky Mountains kann ein Gewitter in einem angrenzenden Tal auftreten und von dem Tal, in dem der Blitz einschlägt, weder optisch noch akustisch beobachtet werden. In europäischen und asiatischen Berggebieten gibt es ähnliche Ereignisse. Auch in Gebieten wie Bächen , großen Seen oder offenen Ebenen, wenn sich die Sturmzelle am nahen Horizont (innerhalb von 26 km oder 16 Meilen) befindet, kann es zu entfernten Aktivitäten kommen, es kann zu einem Schlag kommen und da der Sturm so weit entfernt ist, der Schlag wird als Blitz aus heiterem Himmel bezeichnet . Diese Blitze beginnen normalerweise als normale IC-Blitze, bevor der negative Vorspann die Wolke verlässt und in beträchtlicher Entfernung auf den Boden trifft. Positive Clear-Air-Strikes können in stark gescherten Umgebungen auftreten, in denen die obere positive Ladungsregion horizontal aus dem Niederschlagsbereich verschoben wird.
  • Cloud-to-Air-Blitze sind Blitze, bei denen ein Ende eines bidirektionalen Vorfachs die Wolke verlässt, aber keinen Bodenblitz verursacht. Solche Blitze können manchmal als fehlgeschlagene Bodenblitze betrachtet werden. Blaue Jets und gigantische Jets sind eine Form von Wolke-zu-Luft- oder Wolke-zu-Ionosphäre-Blitzen, bei denen ein Anführer von der Spitze eines Gewitters abgeschossen wird.
  • Crown Flash ist ein Blitz, der von der Aufhellung der Donnerkrone begleitet wird, gefolgt von der Emanation von Aurora-ähnlichen Luftschlangen in die klare Atmosphäre.
  • Trockenblitz wird in Australien, Kanada und den Vereinigten Staaten für Blitze verwendet, die ohne Niederschlag an der Oberfläche auftreten. Diese Art von Blitzschlag ist die häufigste natürliche Ursache von Waldbränden . Pyrocumulus-Wolken erzeugen Blitze aus dem gleichen Grund wie Cumulonimbus-Wolken.

  • Gabelblitze sind Wolken-Boden-Blitze, die eine Verzweigung ihres Weges aufweisen.
  • Hitzeblitz ist ein Blitz, der keinen wahrnehmbaren Donner zu erzeugen scheint,weil er zu weit entfernt auftritt, als dass der Donner gehört werden könnte. Die Schallwellen zerstreuen sich, bevor sie den Betrachter erreichen.

  • Bandblitze treten bei Gewittern mit starkem Seitenwind und mehreren Rückschlägen auf. Der Wind bläst jeden nachfolgenden Rückschlag leicht auf eine Seite des vorherigen Rückschlags, wodurch ein Bandeffekt entsteht.

  • Raketenblitze sind eine Form der Wolkenentladung, im Allgemeinen horizontal und an der Wolkenbasis, wobei ein leuchtender Kanal mit visuell auflösbarer Geschwindigkeit durch die Luft zu gehen scheint, oft intermittierend.

  • Wetterleuchten sind cloud-to-cloud Blitz, der eine diffuse Aufhellung der Oberfläche einer Wolke zeigt, verursacht durch den tatsächlichen Entladungsweg oder zu weit entfernt versteckt. Der Blitz selbst kann vom Betrachter nicht gesehen werden, daher erscheint er nur als Blitz oder als Lichtscheibe. Der Blitz kann zu weit entfernt sein, um einzelne Blitze zu erkennen.

  • Glatter Kanalblitz ist ein informeller Begriff, der sich auf eine Art von Wolke-Boden-Blitzeinschlag bezieht, der keine sichtbare Verzweigung hat und im Gegensatz zu dem gezackten Erscheinungsbild der meisten Blitzkanäle wie eine Linie mit glatten Kurven erscheint. Sie sind eine Form von positiven Blitzen, die im Allgemeinen in oder in der Nähe der Konvektionsregionen schwerer Gewitter im Norden der Vereinigten Staaten beobachtet werden. Es wird theoretisiert, dass schwere Gewitter in dieser Region eine "invertierte Tripol"-Ladungsstruktur erhalten, bei der sich die positive Hauptladungszone unter der negativen Hauptladungszone befindet und nicht darüber, und als Ergebnis erzeugen diese Gewitter überwiegend positive Wolken-zu- Boden Blitz. Der Begriff "Glattkanalblitz" wird manchmal auch Aufwärtsblitzen vom Boden zur Wolke zugeschrieben, bei denen es sich im Allgemeinen um negative Blitze handelt, die von nach oben gerichteten positiven Leitern von hohen Strukturen ausgelöst werden.

  • Staccato-Blitze sind Wolken-Boden-Blitze (CG), bei denen es sich um einen kurzzeitigen Schlag handelt, der (oft, aber nicht immer) als einzelner sehr heller Blitz erscheint und oft eine beträchtliche Verzweigung aufweist. Diese werden häufig im Bereich des Sichtgewölbes in der Nähe des Mesozyklons von rotierenden Gewittern gefunden und fallen mit der Verstärkung von Gewitteraufwinden zusammen . Ein ähnlicher Wolke-zu-Wolke-Einschlag, der aus einem kurzen Blitz über einen kleinen Bereich besteht, der wie ein Blitz erscheint, tritt auch in einem ähnlichen Bereich mit rotierenden Aufwinden auf.
Dieser CG war von sehr kurzer Dauer, zeigte stark verzweigte Kanäle und war sehr hell, was darauf hindeutet, dass es sich um einen Stakkato-Blitz in der Nähe von New Boston, Texas, handelte.

  • Superbolts werden eher grob als Einschläge mit einer Quellenergie von mehr als 100 Gigajoule [100 GJ] definiert (die meisten Blitzeinschläge kommen bei etwa 1 Gigajoule [1 GJ]). Ereignisse dieser Größenordnung treten etwa so häufig auf wie einer von 240 Schlägen. Sie unterscheiden sich nicht kategorisch von gewöhnlichen Blitzeinschlägen und stellen lediglich die oberste Kante eines Kontinuums dar. Entgegen weit verbreiteter Missverständnisse können Superbolts entweder positiv oder negativ geladen sein, und das Ladungsverhältnis ist mit dem von "normalen" Blitzen vergleichbar.

  • Sympathischer Blitz ist die Tendenz von Blitzen, über große Entfernungen lose koordiniert zu werden. Entladungen können in Clustern auftreten, wenn sie aus dem Weltraum betrachtet werden.
  • Aufwärtsblitz oder Boden-zu-Wolke-Blitz ist ein Blitz, der von der Spitze eines geerdeten Objekts ausgeht und sich von diesem Punkt nach oben ausbreitet. Diese Art von Blitzen kann durch einen vorausgehenden Blitz ausgelöst werden oder ganz von selbst ausgelöst werden. Ersteres findet sich im Allgemeinen in Regionen, in denen Spinnenblitze auftreten, und kann mehrere geerdete Objekte gleichzeitig betreffen. Letzteres tritt normalerweise während der kalten Jahreszeit auf und kann der vorherrschende Blitztyp bei Gewitterereignissen sein.

Auswirkungen

Blitzschlag

Auswirkungen auf Objekte

Explosiver Dampfdruck zwischen Stamm und Rinde durch Blitzeinschlag blies Birkenrinde weg

Vom Blitz getroffene Objekte erfahren Hitze und magnetische Kräfte von großer Stärke. Die Hitze, die durch Blitzströme durch einen Baum entsteht, kann seinen Saft verdampfen und eine Dampfexplosion verursachen, die den Stamm zum Platzen bringt. Wenn Blitze durch sandigen Boden wandern, kann der Boden, der den Plasmakanal umgibt, schmelzen und röhrenförmige Strukturen bilden, die Fulgurite genannt werden .

Auswirkungen auf Gebäude und Fahrzeuge

Vom Blitz getroffene Gebäude oder hohe Bauwerke können beschädigt werden, da der Blitz ungehinderte Wege zum Boden sucht. Durch die sichere Ableitung eines Blitzeinschlags in die Erde kann ein Blitzschutzsystem, das in der Regel mindestens einen Blitzableiter umfasst , die Wahrscheinlichkeit schwerer Sachschäden stark reduzieren.

Flugzeuge sind aufgrund ihrer metallischen Rümpfe sehr anfällig für Einschläge, aber Blitzeinschläge sind für sie im Allgemeinen nicht gefährlich. Aufgrund der leitfähigen Eigenschaften der Aluminiumlegierung wirkt der Rumpf wie ein Faradayscher Käfig .

Auswirkungen auf Tiere

Obwohl 90 Prozent der vom Blitz getroffenen Menschen überleben, können vom Blitz getroffene Tiere – einschließlich Menschen – schwere Verletzungen aufgrund von Schäden an inneren Organen und Nervensystemen erleiden.

Andere Effekte

Blitze spielen eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf, indem sie zweiatomigen Stickstoff in der Luft zu Nitraten oxidieren, die durch Regen abgelagert werden und das Wachstum von Pflanzen und anderen Organismen befruchten können.

Donner

Da die elektrostatische Entladung von Erdblitzen die Luft über die Länge des Entladungskanals in kurzer Zeit auf Plasmatemperaturen überhitzt, schreibt die kinetische Theorie vor, dass gasförmige Moleküle einen schnellen Druckanstieg erfahren und sich somit vom Blitz nach außen ausdehnen, wodurch eine als Donner hörbare Stoßwelle entsteht . Da sich die Schallwellen nicht von einer einzelnen Punktquelle ausbreiten, sondern entlang des Blitzwegs, können die unterschiedlichen Entfernungen der Schallquelle vom Beobachter einen Roll- oder Poltereffekt erzeugen. Die Wahrnehmung der klanglichen Eigenschaften wird durch Faktoren wie die unregelmäßige und möglicherweise verzweigte Geometrie des Blitzkanals, durch akustisches Echo aus dem Gelände und durch die in der Regel mehrstufige Charakteristik des Blitzeinschlags zusätzlich erschwert.

Licht breitet sich mit etwa 300.000.000 m/s (980.000.000 ft/s) aus und Schall breitet sich mit etwa 343 m/s (1.130 ft/s) durch die Luft aus. Ein Beobachter kann die Entfernung zum Einschlag annähern, indem er das Intervall zwischen dem sichtbaren Blitz und dem von ihm erzeugten hörbaren Donner misst. Ein Blitz, der seinem Donner um eine Sekunde vorausgeht, würde eine Entfernung von ungefähr 343 m (1.125 ft) haben; eine Verzögerung von drei Sekunden würde eine Entfernung von etwa 1 km (3 × 343 m) anzeigen. Ein Blitz, der dem Donner um fünf Sekunden vorausgeht, würde eine Entfernung von ungefähr 1,7 km (5 × 343 m) anzeigen. Folglich wird ein aus nächster Nähe beobachteter Blitzeinschlag von einem plötzlichen Donnerschlag begleitet, fast ohne wahrnehmbare Zeitverzögerung, möglicherweise begleitet von dem Geruch von Ozon (O 3 ).

Blitze in ausreichender Entfernung können gesehen und nicht gehört werden; Es gibt Daten, die besagen, dass ein Gewitter in einer Entfernung von über 160 km (100 Meilen) gesehen werden kann, während der Donner etwa 32 km (20 Meilen) zurücklegt. Anekdotisch gibt es viele Beispiele von Leuten, die sagen: „Der Sturm war direkt über uns oder rundherum und doch gab es keinen Donner“. Da Gewitterwolken bis zu 20 km hoch sein können, können Blitze, die hoch in der Wolke auftreten, nahe erscheinen, sind aber tatsächlich zu weit entfernt, um spürbaren Donner zu erzeugen.

Radio

Blitzentladungen erzeugen Hochfrequenzimpulse, die Tausende von Kilometern von ihrer Quelle entfernt als atmosphärische Funksignale und Pfeiftöne empfangen werden können.

Hochenergetische Strahlung

Die Erzeugung von Röntgenstrahlung durch einen Blitz wurde bereits 1925 theoretisch vorhergesagt, aber erst 2001/2002 wurden Beweise gefunden, als Forscher des New Mexico Institute of Mining and Technology Röntgenemissionen eines induzierten Blitzeinschlags entdeckten entlang eines geerdeten Kabels, das hinter einer Rakete in eine Gewitterwolke geschossen wurde. Im selben Jahr verwendeten Forscher der University of Florida und der Florida Tech eine Reihe von elektrischen Feld- und Röntgendetektoren in einer Blitzforschungseinrichtung in Nordflorida, um zu bestätigen, dass natürliche Blitze während der Ausbreitung von gestuften Leitern Röntgenstrahlen in großen Mengen erzeugen. Die Ursache der Röntgenemissionen ist noch Gegenstand der Forschung, da die Blitztemperatur zu niedrig ist, um die beobachteten Röntgenstrahlen zu berücksichtigen.

Eine Reihe von Beobachtungen mit weltraumgestützten Teleskopen haben noch energiereichere Gammastrahlenemissionen ergeben , die sogenannten terrestrischen Gammastrahlenblitze (TGFs). Diese Beobachtungen stellen eine Herausforderung für die aktuellen Theorien des Blitzes dar, insbesondere mit der kürzlichen Entdeckung der klaren Signaturen von Antimaterie, die in Blitzen erzeugt wird. Neuere Forschungen haben gezeigt, dass sekundäre Spezies, die von diesen TGFs produziert werden, wie Elektronen , Positronen , Neutronen oder Protonen , Energien von bis zu mehreren zehn MeV gewinnen können.

Ozon und Stickoxide

Die durch Blitzeinschläge erzeugten sehr hohen Temperaturen führen zu einer deutlichen lokalen Zunahme von Ozon und Stickoxiden . Jeder Blitz erzeugt in gemäßigten und subtropischen Gebieten durchschnittlich 7 kg NOx. In der Troposphäre kann die Wirkung von Blitzen NOx um 90 % und Ozon um 30 % erhöhen.

Vulkanisch

Vulkanisches Material, das hoch in die Atmosphäre geschleudert wird, kann Blitze auslösen.

Vulkanische Aktivität erzeugt auf verschiedene Weise blitzfreundliche Bedingungen. Die enorme Menge an pulverisiertem Material und Gasen, die explosionsartig in die Atmosphäre ausgestoßen werden, erzeugt eine dichte Partikelwolke. Die Aschedichte und die ständige Bewegung innerhalb der vulkanischen Wolke erzeugt Ladung durch Reibungswechselwirkungen (Triboelektrifizierung), was zu sehr starken und sehr häufigen Blitzen führt, wenn die Wolke versucht, sich selbst zu neutralisieren. Aufgrund des umfangreichen Feststoffgehalts (Asche) wird es im Gegensatz zu den wasserreichen Ladungserzeugungszonen einer normalen Gewitterwolke oft als schmutziges Gewitter bezeichnet .

  • Bereits beim Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79 n. Chr. von Plinius dem Jüngeren wurden starke und häufige Blitze in der Vulkanfahne beobachtet .
  • Ebenso können Dämpfe und Asche, die aus Schloten an den Flanken des Vulkans stammen, lokalisiertere und kleinere Blitze mit einer Länge von mehr als 2,9 km erzeugen.
  • Kleine Funken von kurzer Dauer , die kürzlich in der Nähe von neu extrudiertem Magma dokumentiert wurden, bezeugen, dass das Material hoch geladen war, bevor es überhaupt in die Atmosphäre gelangte.

Steigt die Vulkanaschewolke auf Gefriertemperaturen, bilden sich Eispartikel und kollidieren mit Aschepartikeln, um eine Elektrifizierung zu verursachen. Blitze können bei jeder Explosion erkannt werden, aber die zusätzliche Elektrifizierung durch Eispartikel in der Asche kann zu einem stärkeren elektrischen Feld und einer höheren nachweisbaren Blitzrate führen. Blitze werden auch als Vulkanüberwachungstool verwendet, um gefährliche Eruptionen zu erkennen.

Feuerblitz

Intensive Waldbrände, wie sie in der australischen Buschfeuersaison 2019-20 zu sehen waren , können ihre eigenen Wettersysteme erzeugen, die Blitze und andere Wetterphänomene erzeugen können. Durch die starke Hitze eines Feuers steigt die Luft in der Rauchfahne schnell auf, wodurch sich Pyrocumulonimbus- Wolken bilden. Kühlere Luft wird von dieser turbulenten, aufsteigenden Luft angesaugt und hilft, die Wolke zu kühlen. Die aufsteigende Wolke wird durch den niedrigeren atmosphärischen Druck in großer Höhe weiter abgekühlt, wodurch die darin enthaltene Feuchtigkeit zu Wolken kondensiert. Pyrocumulonimbus-Wolken bilden sich in einer instabilen Atmosphäre. Diese Wettersysteme können trockene Blitze, Feuertornados , starke Winde und schmutzigen Hagel erzeugen .

Außerirdische

Blitze wurden in der Atmosphäre anderer Planeten wie Jupiter und Saturn beobachtet . Obwohl Superbolts auf der Erde in der Minderheit sind, scheinen sie auf Jupiter üblich zu sein.

Der Blitz auf der Venus ist nach jahrzehntelangen Studien ein umstrittenes Thema. Während der sowjetischen Missionen Venera und US Pioneer in den 1970er und 1980er Jahren wurden Signale entdeckt, die auf Blitze in der oberen Atmosphäre hindeuten. Obwohl der Vorbeiflug der Cassini-Huygens- Mission an der Venus im Jahr 1999 keine Anzeichen von Blitzen entdeckte, dauerte das Beobachtungsfenster nur wenige Stunden. Radioimpulse, die von der Raumsonde Venus Express (die seit April 2006 die Venus umkreist) aufgezeichnet wurden, könnten von Blitzen auf der Venus stammen.

Menschenbezogene Phänomene

  • Es wurde auch beobachtet, dass Kondensstreifen in Flugzeugen Blitze in geringem Maße beeinflussen. Die wasserdampfdichten Kondensstreifen von Flugzeugen können einen Weg mit geringerem Widerstand durch die Atmosphäre bereitstellen, der einen gewissen Einfluss auf die Bildung eines Ionenwegs für einen folgenden Blitz hat.
  • Raketenabgasfahnen boten einen Weg für Blitze, als sie kurz nach dem Start die Apollo-12-Rakete trafen.
  • Thermonukleare Explosionen , durch die zusätzliches Material für die elektrische Leitung und eine sehr turbulente lokalisierte Atmosphäre bereitgestellt wurden, wurden beobachtet, die Blitze innerhalb der Pilzwolke auslösten. Darüber hinaus kann die intensive Gammastrahlung von großen Kernexplosionen durch Compton-Streuung intensiv geladene Regionen in der umgebenden Luft entwickeln . Die intensiv geladenen Raumladungsbereiche erzeugen kurz nach der Detonation des Geräts mehrere Blitzentladungen in klarer Luft.

Wissenschaftliche Studie

Die Wissenschaft des Blitzes wird Fulminologie genannt .

Eigenschaften

Donner ist als rollendes, sich allmählich verflüchtigendes Grollen zu hören, da der Klang von verschiedenen Abschnitten eines langen Schlags zu leicht unterschiedlichen Zeiten eintrifft.

Wenn das lokale elektrische Feld die Durchschlagsfestigkeit von feuchter Luft (etwa 3 Megavolt pro Meter) überschreitet , führt die elektrische Entladung zu einem Schlag , oft gefolgt von entsprechenden Entladungen, die vom gleichen Weg abzweigen. Mechanismen, die dazu führen, dass sich die Ladungen blitzschnell aufbauen, sind noch Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine Studie aus dem Jahr 2016 bestätigte, dass es sich um einen dielektrischen Durchbruch handelt. Blitze können durch die Zirkulation warmer, mit Feuchtigkeit gefüllter Luft durch elektrische Felder verursacht werden . Eis- oder Wasserpartikel sammeln dann Ladung wie in einem Van-de-Graaff-Generator an .

Forscher der University of Florida fanden heraus, dass die endgültigen eindimensionalen Geschwindigkeiten von 10 beobachteten Blitzen zwischen 1,0 × 10 5 und 1,4 × 10 6 m/s lagen , mit einem Durchschnitt von 4,4 × 10 5 m/s.

Erkennung und Überwachung

Blitzschlagzähler in einem Museum

Der früheste Detektor, der erfunden wurde, um vor einem herannahenden Gewitter zu warnen, war die Blitzglocke . Benjamin Franklin hat ein solches Gerät in seinem Haus installiert. Der Detektor basierte auf einem elektrostatischen Gerät namens "elektrisches Glockenspiel", das 1742 von Andrew Gordon erfunden wurde .

Blitzentladungen erzeugen ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlungen, einschließlich Hochfrequenzimpulsen. Die Zeitpunkte, zu denen ein Impuls einer bestimmten Blitzentladung an mehreren Empfängern ankommt, können verwendet werden, um die Quelle der Entladung mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von Metern zu lokalisieren. Die Bundesregierung der Vereinigten Staaten hat ein landesweites Netz solcher Blitzdetektoren aufgebaut, mit dem Blitzentladungen in den kontinentalen USA in Echtzeit verfolgt werden können bietet Blitzkarten nahezu in Echtzeit auf blitzortung.org

Der Erd-Ionosphären-Wellenleiter fängt elektromagnetische VLF- und ELF- Wellen ein. Durch Blitzeinschläge übertragene elektromagnetische Impulse breiten sich innerhalb dieses Wellenleiters aus. Der Wellenleiter ist dispersiv, das heißt, ihre Gruppengeschwindigkeit hängt von der Frequenz ab. Die Differenz der Gruppenlaufzeit eines Blitzimpulses bei benachbarten Frequenzen ist proportional zum Abstand zwischen Sender und Empfänger. Zusammen mit Peilmethoden ermöglicht dies die Ortung von Blitzeinschlägen bis zu einer Entfernung von 10.000 km von ihrem Entstehungsort. Darüber hinaus werden die Eigenfrequenzen des erd-ionosphärischen Wellenleiters, die Schumann-Resonanzen bei etwa 7,5 Hz, verwendet, um die globale Gewitteraktivität zu bestimmen.

Zusätzlich zur bodengestützten Blitzdetektion wurden mehrere Instrumente an Bord von Satelliten konstruiert, um die Blitzverteilung zu beobachten. Dazu gehören der Optical Transient Detector (OTD) an Bord des am 3. April 1995 gestarteten Satelliten OrbView-1 und der nachfolgende Lightning Imaging Sensor (LIS) an Bord des TRMM, der am 28. November 1997 gestartet wurde.

Ab 2016 startete die National Oceanic and Atmospheric Administration Geostationary Operational Environmental Satellite-R Series (GOES-R) Wettersatelliten, die mit Geostationary Lightning Mapper (GLM) Instrumenten ausgestattet sind optische Szene, die das Vorhandensein von Blitzen anzeigt. Die Beleuchtungserkennungsdaten können in eine Echtzeitkarte der Blitzaktivität in der westlichen Hemisphäre umgewandelt werden; Diese Kartierungstechnik wurde vom National Weather Service der Vereinigten Staaten implementiert .

Künstlich ausgelöst

  • Durch Raketen ausgelöste Blitze können "ausgelöst" werden, indem speziell konstruierte Raketen mit Drahtspulen in Gewitter abgefeuert werden. Der Draht wickelt sich beim Aufsteigen der Rakete ab und schafft einen erhöhten Boden, der absteigende Führer anziehen kann. Wenn ein Vorfach angebracht wird, bietet der Draht einen Weg mit geringem Widerstand, damit ein Blitz auftritt. Der Draht wird durch den Rückstrom verdampft, wodurch an seiner Stelle ein gerader Blitz-Plasmakanal entsteht. Diese Methode ermöglicht eine kontrolliertere und vorhersehbarere wissenschaftliche Erforschung von Blitzen.
    Das International Center for Lightning Research and Testing (ICLRT) in Camp Blanding, Florida, verwendet in seinen Forschungsstudien typischerweise raketengezündete Blitze.
  • Lasergetriggert
    Seit den 1970er Jahren versuchen Forscher, Blitzeinschläge mit Infrarot- oder Ultraviolett-Lasern auszulösen, die einen Kanal aus ionisiertem Gas erzeugen, durch den der Blitz zur Erde geleitet wird. Eine solche Blitzauslösung soll Raketenabschussrampen, elektrische Energieanlagen und andere empfindliche Ziele schützen.
    In New Mexico, USA, testeten Wissenschaftler einen neuen Terawatt- Laser, der Blitze provozierte. Wissenschaftler feuerten ultraschnelle Pulse von einem extrem leistungsstarken Laser ab und schickten so mehrere Terawatt in die Wolken, um elektrische Entladungen in Gewitterwolken über der Region abzurufen. Die vom Laser gesendeten Laserstrahlen erzeugen Kanäle aus ionisierten Molekülen, die als Filamente bekannt sind . Bevor der Blitz auf die Erde einschlägt, leiten die Filamente Strom durch die Wolken und spielen dabei die Rolle von Blitzableitern. Forscher erzeugten Glühfäden, die zu kurz lebten, um einen echten Blitzeinschlag auszulösen. Dennoch wurde ein Anstieg der elektrischen Aktivität innerhalb der Wolken registriert. Nach Angaben der französischen und deutschen Wissenschaftler, die das Experiment durchgeführt haben, können die vom Laser gesendeten schnellen Pulse bei Bedarf Blitzeinschläge provozieren. Statistische Analysen zeigten, dass ihre Laserpulse tatsächlich die elektrische Aktivität in der Gewitterwolke verstärkten, auf die sie gerichtet war – tatsächlich erzeugten sie kleine lokale Entladungen, die sich an der Position der Plasmakanäle befanden .

Körperliche Manifestationen

Blitzinduzierte remanente Magnetisierung (LIRM), kartiert während einer Magnetfeldgradientenuntersuchung einer archäologischen Stätte in Wyoming, USA.

Magnetismus

Die Bewegung elektrischer Ladungen erzeugt ein Magnetfeld (siehe Elektromagnetismus ). Die starken Ströme einer Blitzentladung erzeugen ein flüchtiges, aber sehr starkes Magnetfeld. Wo der Blitzstrompfad durch Gestein, Boden oder Metall verläuft, können diese Materialien permanent magnetisiert werden. Dieser Effekt ist als blitzinduzierter remanenter Magnetismus oder LIRM bekannt. Diese Ströme folgen dem Weg mit dem geringsten Widerstand, oft horizontal nahe der Oberfläche, manchmal aber auch vertikal, wo Verwerfungen, Erzkörper oder Grundwasser einen Weg mit weniger Widerstand bieten. Eine Theorie besagt, dass Magnetsteine , natürliche Magnete, die in der Antike angetroffen wurden, auf diese Weise hergestellt wurden.

Blitzinduzierte magnetische Anomalien können im Boden kartiert werden, und die Analyse magnetisierter Materialien kann bestätigen, dass Blitze die Quelle der Magnetisierung waren, und eine Schätzung des Spitzenstroms der Blitzentladung liefern.

Untersuchungen an der Universität Innsbruck haben ergeben, dass durch Plasma erzeugte Magnetfelder bei Personen, die sich innerhalb von 200 m (660 ft) von einem schweren Gewitter befinden, Halluzinationen auslösen können.

Sonnenwind und kosmische Strahlung

Einige hochenergetische kosmische Strahlung, die von Supernovae erzeugt wird, sowie Sonnenpartikel aus dem Sonnenwind dringen in die Atmosphäre ein und elektrisieren die Luft, was Pfade für Blitze schaffen kann.

Blitz und Klimawandel

Aufgrund der geringen Auflösung globaler Klimamodelle ist die genaue Darstellung von Blitzen in diesen Klimamodellen schwierig, hauptsächlich aufgrund ihrer Unfähigkeit, die für die Blitzentstehung fundamentalen Konvektions- und Wolkeneis-Imperative zu simulieren. Forschungen des Programms Future Climate for Africa zeigen, dass die Verwendung eines Konvektionsmodells über Afrika Konvektionsgewitter und die Verteilung von Eispartikeln genauer erfassen kann. Diese Forschung zeigt, dass der Klimawandel die Gesamtzahl der Blitze nur geringfügig erhöhen kann: Die Gesamtzahl der Blitztage pro Jahr nimmt ab, während mehr Wolkeneis und stärkere Konvektion zu mehr Blitzeinschlägen an Tagen führen, an denen Blitze auftreten.

Eine Studie der University of Washington untersuchte die Blitzaktivität in der Arktis von 2010 bis 2020. Das Verhältnis der arktischen Sommerschläge wurde mit der Gesamtzahl der weltweiten Schlaganfälle verglichen und es wurde beobachtet, dass es mit der Zeit zunimmt, was darauf hindeutet, dass die Region stärker von Blitzen beeinflusst wird . Es wurde festgestellt, dass der Anteil der Schlaganfälle über 65 Grad Nord linear mit der globalen Temperaturanomalie der NOAA zunimmt und um den Faktor 3 wuchs, wenn die Anomalie von 0,65 auf 0,95 °C zunahm

Paleolightning

Paleolightning bezieht sich auf die Überreste antiker Blitzaktivitäten, die in Bereichen wie historische Geologie , Geoarchäologie und Fulminologie untersucht wurden . Paleolightning liefert greifbare Beweise für die Erforschung der Blitzaktivität in der Vergangenheit der Erde und die Rolle, die Blitze in der Erdgeschichte gespielt haben könnten. Einige Studien haben spekuliert, dass die Blitzaktivität eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung nicht nur der frühen Erdatmosphäre, sondern auch des frühen Lebens spielte. Es wurde festgestellt, dass Blitze, ein nicht-biologischer Prozess, biologisch nützliches Material durch die Oxidation und Reduktion von anorganischen Stoffen produzieren. Die Erforschung der Auswirkungen von Blitzen auf die Erdatmosphäre wird heute fortgesetzt, insbesondere im Hinblick auf Rückkopplungsmechanismen von durch Blitze erzeugten Nitratverbindungen auf die atmosphärische Zusammensetzung und die globalen Durchschnittstemperaturen.

Die Erkennung von Blitzaktivitäten in den geologischen Aufzeichnungen kann angesichts der unmittelbaren Natur von Blitzeinschlägen im Allgemeinen schwierig sein. Jedoch fulgurite , ein glasartiger schlauchartige, krustenartigen oder irregulärer mineraloid daß bildet mich, wenn Blitz Sicherungen Boden , Quarzsande , Lehm , Gestein , Biomasse oder caliche ist weit verbreitet in elektrisch aktiven Regionen der Erde und liefert den Beweis von nicht nur vergangene Blitzaktivität, sondern auch Konvektionsmuster . Da Blitzkanäle einen elektrischen Strom zum Boden führen, können Blitze auch Magnetfelder erzeugen . Während blitzmagnetische Anomalien Hinweise auf Blitzaktivität in einer Region liefern können, sind diese Anomalien für diejenigen, die die magnetischen Aufzeichnungen von Gesteinsarten untersuchen, oft problematisch, da sie die vorhandenen natürlichen Magnetfelder verschleiern.

In Kultur und Religion

Religion und Mythologie

In vielen Kulturen wurde der Blitz als Teil einer Gottheit oder einer Gottheit an sich angesehen. Dazu gehören der griechische Gott Zeus , der aztekischen Gott Tlaloc , der Maya- Gott K , der slawischen Mythologie ist Perun , die Ostsee Pērkons / Perkūnas , Thor in der nordischen Mythologie , Ukko in der finnischen Mythologie , der Hindu- Gott Indra , und der Shinto Gott Raijin . In der traditionellen Religion der afrikanischen Bantu- Stämme ist der Blitz ein Zeichen für den Zorn der Götter. Auch Verse in der jüdischen Religion und im Islam schreiben dem Blitz eine übernatürliche Bedeutung zu. Im Christentum , die Wiederkunft von Jesus auf Blitz verglichen.

Ausdrücke und Sprüche

Der Ausdruck „Blitz schlägt nie zweimal (an der gleichen Stelle)“ ist ähnlich wie „Gelegenheit schlägt nie zweimal“ im Sinne einer „einmal im Leben“ Gelegenheit, dh etwas, das allgemein als unwahrscheinlich gilt. Blitze treten häufig und in bestimmten Bereichen häufiger auf. Da verschiedene Faktoren die Wahrscheinlichkeit von Einschlägen an einem bestimmten Ort verändern, haben wiederholte Blitzeinschläge eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit (aber nicht unmöglich). In ähnlicher Weise bezieht sich "Ein Blitz aus heiterem Himmel" auf etwas völlig Unerwartetes, und "Eine Person wird vom Blitz getroffen" ist eine fantasievolle oder komödiantische Metapher für jemanden, der eine einmalige, auffallende, blitzschnelle Offenbarung erlebt, ähnlich wie eine Offenbarung oder eine Erleuchtung .

Im Französischen und Italienischen ist der Ausdruck für "Liebe auf den ersten Blick" coup de foudre bzw. colpo di fulmine , was wörtlich übersetzt "Blitzschlag" bedeutet. Einige europäische Sprachen haben ein eigenes Wort für Blitz, der in den Boden einschlägt (im Gegensatz zu Blitz im Allgemeinen); oft ist es ein Verwandter des englischen Wortes "rays". Der Name von Australiens berühmtestem Vollblutpferd , Phar Lap , leitet sich vom gemeinsamen Zhuang- und Thai- Wort für Blitz ab.

Politische und militärische Kultur

Zwei Bild Blitze im ehemaligen Wappen der Yli-Ii Gemeinde

Der Blitz in der Heraldik wird als Donnerkeil bezeichnet und wird als Zickzack mit nicht spitzen Enden dargestellt. Dieses Symbol steht normalerweise für Leistung und Geschwindigkeit.

Einige politische Parteien verwenden Blitze als Machtsymbol, wie die People's Action Party in Singapur , die British Union of Fascists in den 1930er Jahren und die National States' Rights Party in den Vereinigten Staaten in den 1950er Jahren. Die Schutzstaffel , der paramilitärische Flügel der NSDAP , verwendete in ihrem Logo die Sig-Rune, die den Blitz symbolisiert. Das deutsche Wort Blitzkrieg , was "Blitzkrieg" bedeutet, war eine wichtige Offensivstrategie der deutschen Armee während des Zweiten Weltkriegs.

Der Blitz ist ein gängiges Abzeichen für militärische Kommunikationseinheiten auf der ganzen Welt. Ein Blitz ist auch das NATO-Symbol für einen Signalwert .

Kunst und Design

Der Blitz wird verwendet, um die augenblicklichen Kommunikationsfähigkeiten von elektrisch betriebenen Telegrafen und Funkgeräten darzustellen . Es war ein häufig verwendetes Motiv im Art-Deco- Design, insbesondere im Zick-Zack- Art-Deco-Design der späten 1920er Jahre.

Das Unicode-Symbol für Blitze ist ☇ U+2607.

Siehe auch

Verweise

Anmerkungen

Literaturverzeichnis

Gemeinfrei Dieser Artikel enthält  gemeinfreies Material aus dem Dokument der National Oceanic and Atmospheric Administration : "Understanding Lightning: Thunderstorm Electrification" .

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Externe Links