GEIL, Teil 1: Was jeder über Gewitter wissen sollte


GEIL, die Globale Erwärmungs-Informations-Liste.

Sie leben in einem Land, in dem Ernsthaftigkeit viel zu häufig mit Ernst gleichgesetzt wird. Das war schon immer ein mir sauer aufstoßendes Element der deutschen Natur: ist etwas unterhaltsam oder gar lustig, dann kann es nicht lehrreich sein.

Ich möchte das nicht. Ich habe schon als Kind alle Filme von Loriot auswendig gekonnt, weil ich sie lustig fand. Hätte ich damals das Universum so erklärt bekommen, wie Monty Python es tat, dann hätte ich schon als 12-jähriger Spaß an der Relativitätstheorie entwickelt:

Und genau aus diesem Grund möchte ich Ihnen ab sofort GEIL vorstellen. GEIL soll eine sich ständig erweiternde Liste über relevante Themen werden, über die man im Zusammenhang mit Globaler Erwärmung spricht. Als Beispiel würden sich da schwere Gewitter, Tornados, Tsunamis, oder Hurrikane anbieten.

Dem Wissenden, der bereits tief Luft holte, um mahnend sein Wort zu erheben, möchte ich sagen, er soll sich wieder setzen. Denn ganz wichtig ist mir dabei folgender Hinweis: die Dinge, die in GEIL aufgelistet werden, müssen nicht mit der Globalen Erwärmung zusammenhängen. Sie fühlen sich nur oft wohl im Munde desjenigen, der über dieses Thema philosophiert.

Willkommen also zum ersten Teil von GEIL. Sie werden vielleicht ansatzweise, zum Beispiel an dieser Abkürzung, schon bemerkt haben, dass die harten Fakten, die Sie hier um die Ohren geschossen bekommen werden, mit kleinen, hoffentlich für Sie auch humoristischen Wattebäuschchen umhüllt sein werden. Es wird Zeit zu sehen, was GEIL ist. Darum beginnen wir mit dem Gerät, das wohl jeder von Ihnen kennt, faszinierend findet oder fürchtet:

Teil 1: Gewitter

Inhaltsverzeichnis:

1.1: Gewitter Entstehung: Es blitzt, es kracht. Aber warum?
1.1.1: Die Atmosphäre muss labil geschichtet sein.
1.1.2: Jemand muss anschubsen
1.1.3: Es muss schwül sein. Sie müssen schwitzen, dass Ihre Poren keuchen
1.2: Was Sie über den Blitz wissen sollten
1.3: Was Sie über den Donner wissen sollten
1.4: Was Sie über Hagel wissen sollten
1.4.1: Wie entsteht Hagel?
1.4.2: Wie groß werden Hagelkörner?
1.4.3: Wie schnell schlagen Hagelkörner auf dem Boden auf?
1.4.4: Ab welcher Größe wird Hagel gefährlich?
1.5: Was Sie über Windböen wissen sollten

1.1: Gewitter Entstehung: Es blitzt, es kracht. Aber warum?

Eines ist jedenfalls klar: wenn Sie nachts hochzucken, weil durch Ihr Schlafzimmerfenster kurzzeitig eine Helligkeit entgegenbrüllt, die locker den Stadionlampen der Schalke-Arena gleichzusetzen ist, dann wird da schon ordentlich Energie vom Himmel gepustet. Im Schnitt 1.000 Mal so viel, wie eine normale Haushalts-Sicherung noch durchlässt. Hätten Sie also keine Sicherungen, so wären in kürzester Zeit Ihre Hausleitungen als schwarze (verkokelnde) Striche auf den Zimmerwänden erkennbar. Aber dazu später. Welche Zutaten brauchen wir in der Atmosphärenküche, um ein Gewitter zu bekommen?

1.1.1: Die Atmosphäre muss labil geschichtet sein.

(Falls Sie nun sofort wissen, was gemeint ist, können Sie weitergehen. Es gibt hier nichts zu lesen)

Sie lesen noch? Prima. Willkommen in der Zielgruppe diese Postings.

Skateboarder, von Peter ShanksDann stellen Sie sich doch einmal vor, dass Sie heute zum ersten Mal auf Inline-Skates stehen. Entsprechend wacklig halten Sie sich an Ihren besten Freund oder Ihre beste Freundin geklammert fest und bieten Ihre X-Beinigkeit der Öffentlichkeit an. Ihr Freund bietet Ihnen nun drei Möglichkeiten an, Ihre durch Ihre unwürdige Körperhaltung bereits leicht angekratzte Menschenwürde so gut wie möglich zu erhalten:

  1. Sie trainieren Ihre ersten Inline-Schritte in der Mitte einer U-förmigen Bahn,
  2. Sie werden auf einer völlig ebenen Bahn abgestellt,
  3. Sie stellen sich in die Mitte eines auf den Kopf gedrehten U.

Während es jetzt sehr von Ihrer Psyche oder Ihrem natürlichen Drang, sich zum Lachmuskelanreger anderer Mitmenschen zu machen, abhängt, ob Sie sich für Punkt 1 oder 2 entscheiden, dürfte Punkt 3 ziemlich schnell aus der Wertung fallen. Denn wenn Sie aus der Mitte des umgedrehten U nur einen falschen Schritt in irgendeine Richtung machen, sausen Sie an den Seiten außerordentlich unelegant zu Boden. Jede Bewegung aus der Mitte heraus würde Sie also schneller machen.

Und genau das nennt man labil. Nun gibt es das nicht nur von links nach rechts, sondern auch von oben nach unten. Ist die Atmosphäre labil geschichtet, so muss man nur irgend etwas nach unten oder oben bewegen, und es bewegt sich immer schneller in diese Richtung. Die Aufwärtsbewegung können Sie sich wie einen mit Gas gefüllten Kirmesballon vorstellen. Sie wissen schon: die für 16€ oder mehr pro Stück (bei Spongebob sind dann auch 20 fällig). Also: stellen Sie sich die Luft an einem Gewittertag wie viele unsichtbare Gasluftballons vor.

Und dann gibt es oben auch noch einen Deckel: die Inversion, ein Bereich, in dem die Luft mit der Höhe wieder wärmer wird. Dies ist eine natürliche Sperre, und da die Gewitterwolke (meist) nicht durch sie hindurchsteigen kann, dehnt sie sich eben zur Seite aus: die typische Ambosswolke entsteht:

Bild einer Ambosswolke - Quelle: NOAA

Damit hätten wir die erste Zutat. Die allein reicht aber nicht. Kommen wir also zu der zweiten:

1.1.2: Jemand muss anschubsen

Zurück zum Skateboard-Beispiel: Sie haben sich in einem Anfall von Größenwahn für das umgedrehte U aus 1.1.1. entschieden. Wie dumm von Ihnen. Trotzdem stehen Sie im Moment noch ruhig, wenn auch zitternd in der Mitte. Warum? Weil Sie niemand angeschubst hat. Genau so funktioniert es auch in der Atmosphäre: damit die Luft erstmal in Bewegung kommt, braucht sie den Anschubser. Und davon gibt es gleich mehrere.

  1. Schubser: die Sonne (Sie heizt den Erdboden wie eine Herdplatte von unten auf).
  2. Schubser: Berge (die Luft muss hochsteigen, damit sie über sie hinwegkommt).
  3. Schubser: ankommende kalte Luft (“Kaltfronten“, denn dadurch wird die Atmosphäre noch labiler).

1.1.3: Es muss schwül sein. Sie müssen schwitzen, dass Ihre Poren keuchen

Es wissen viele, aber viele wissen nicht warum: wenn es draußen schwül ist, sind bald auch die Gewitter da. Was passiert, wenn es schwül ist? Die Luft ist gleichzeitig warm und feucht. Wahrscheinlich sind Sie mit dieser Erklärung ungefähr so viel weitergekommen, als wenn Ihnen ein IT-Experte Ihr Heimnetzwerk erklärt. Ich versuche es also anders:

Wenn die Luft heiß ist, dann hat sie viel Energie. Das ist Ihnen schon in dem Moment klar, in dem Sie als Kind auf eine Herdplatte gefasst haben. Aber auch das Wasser in der Luft kann diese Energie haben. Das ist sogar eine ganze Menge. Nur können Sie diese Energie nicht fühlen, das macht sie schwerer greifbar. Sie können aber fühlen, wenn diese Energie abgesaugt wird. Damit Sie das verstehen, versuche ich es mit einem drastischen Beispiel: Sie kommen an einem Wintermorgen frisch aus der Dusche, das Fenster ist “auf schräg”, draußen herrschen -15°C, und in diesem Moment reißt jemand energisch die Badezimmertür auf, während die Haustür ebenfalls weit geöffnet ist.

Gänsehaut, die nicht von Hitchcock kommt.

Sie frieren, weil das Wasser auf Ihrer Haut verdampft und der Luft genau den Saft absaugt, den sie dafür braucht. In diesem Moment spüren Sie die (nun fehlende) Energie, die im Wasser steckt.

Ist die Luft trocken und heiß, so reicht das für ein Gewitter nicht aus. Sie braucht mehr Energie, sie braucht Wasserdampf, also Schwüle (ganz abgesehen davon, dass naatürlich auch nur in feuchter Luft Wolken entstehen können).

Damit hätten wir die Hauptzutaten beisammen. Was serviert uns nun der Koch?

1.2: Was Sie über den Blitz wissen sollten

Der Blitz, den wir sehen, hat so seine Helferlein. Denn vor dem Hauptblitz kommt die so genannte Fangentladung dahergezuckt. Sie ist die Kosmetikerin für die typisch gezackte Form des Blitzes. Denn die Fangentladung bewegt sich in Längen von einigen 10 Metern geradeaus und ändert dann abrupt ihre Richtung. Sie legt damit den roten Teppich für den Hauptblitz, der genau dieser Richtung folgt:


Blitzentladung, Animation von weather.gov

Wieso blitzt es überhaupt? Nun ja, die Eiskristalle in so einer hoch getürmten Gewitterwolke, die sich oben befinden, sind positiv geladen, die Regentropfen weiter unten negativ. Als Gegengewicht meint dann die Erdoberfläche mit uns zusammen eher wieder positiv geladen zu sein. Und Positiv und Negativ ziehen sich nunmal an. Dabei sind die meisten Blitze übrigens Stromgrüße von einer Wolke zur anderen (Wolken-Wolken-Blitze). Die brutzelnden Blitze zur Erde machen nur etwa 10 Prozent aus.

1.3: Was Sie über den Donner wissen sollten

Was passiert, wenn Sie einen Luftballon platzen lassen? Es knallt. Und das nicht etwa, weil der Luftballon das so groovy fand, sondern weil die darin gefangene Luft sich ganz schnell ausdehnen konnte.

Was passiert, wenn man Luft heiß macht? Sie dehnt sich aus. Und wenn man sie sehr heiß macht? Dehnt sie sich noch mehr aus. Und wenn man sie sehr schnell sehr, sehr heiß macht? Dann dehnt sie sich sehr, sehr schnell aus. Als wenn ein Luftballon explodiert. Genau das passiert bei einem Donner: das, was uns eben noch einen 28°C schwülwarmen Nachmittag lieferte, wird durch den Blitz jetzt auf bis zu 30.000°C aufgeheizt. Die Luft dehnt sich schlagartig aus und knallt, sie explodiert wie ein Laubfrosch, den man zu kräftig aufgeblasen hat (bei Tierschützern möchte ich mich für diesen Vergleich natürlich sofort entschuldigen). Und das ist genau der Knall, den wir hören.

Gegen das Licht, also den Blitz, mit seinen 1.079.252.848,8 (also gut einer Milliarde) km/h ist der Donner mit seinen 1234,8 km/h eine Kröte. Wir zücken den Taschenrechner: das ist gerade einmal das 0,0000001144-fache. Oder vielleicht etwas plastischer ausgedrückt: wäre der Blitz das schnellste Straßenauto der Welt, der Königsegg CC mit 395 km/h, so wäre der Donner 0,0000432 km/h schnell. Er würde also in einem Tag und etwa 4 Stunden schon gut einen Meter zurückgelegt haben.

Sicher hat Ihnen damals ihr Pfadfinder oder Vater gezeigt, wie man herausfindet, wie weit das Gewitter entfernt ist: man zählt die Sekunden zwischen Blitz und Donner und teilt das Ergebnis durch drei. Dann hat man ungefähr die Entfernung des Gewitters in Kilometern. Dies ist einfach nur die Anwendung aus dem Rechenspiel im vorherigen Absatz.

1.4: Was Sie über Hagel wissen sollten

Eine Eigenschaft von Gewittern ist besonders bei Landwirten, aber auch bei Autobesitzern gefürchtet: der Hagel. Stellen Sie sich vor, sie liegen in Ihrem Bett. Blitz und Donner, ja gut. Kenn ich schon, denken Sie bei sich. Und wenn Sie ein Mann sind, legen sie beruhigend und süffisant lächelnd den Arm um Ihre Freundin.

Bis dahin verlief die Nacht gut. Ihre heldenhafte Beschützerattitüde hielt dann aber nur so lange, bis Sie ein klacker, klacker von Ihrem am Straßenrand geparkten BMW, 7er-Klasse vernehmen. Selten hat Ihre Lebensabschnittsgefährtin gesehen, wie so schnell ein Alpha-Leitwolf zu einem gehetzten Donald Duck wird. Denn Hagel kann ganz schön, ich sag mal: umgestalterische Energie besitzen. Zerbeulte Autos, gesprungene Scheiben, und kaum eine Versicherung die zahlt. Hier ein Beispiel aus den USA:

1.4.1: Wie entsteht Hagel?

Sie haben doch als Kind sicherlich schon einmal begeistert bei einer Zuckerwatte-Maschine zugesehen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der Entstehung eines Hagelkorns: man benötigt einen Kern, um den sich immer und immer wieder Eis anlagert. Durch den starken Auftrieb gibt es in der Gewitterwolke einen Bereich, in dem der Niederschlag nicht auf den Boden fällt, sondern einfach in der Luft bleibt. Ungefähr so, als wenn Sie einen Tischtennisball auf einem Föhn balancieren. Wie entsteht nun der Hagel, und was hat das alles mit Zuckerwatte zu tun?

Nehmen wir also einfach mal den Holzstab und halten ihn in die Maschine.

  1. In unserem Fall ist der Holzstab ein so genannter Hagelkern, zum Beispiel ein (Frost-)Graupelkorn. Es wird durch den Aufwindbereich nach oben getragen und stößt mit unterkühlten Wassertröpfchen zusammen. Diese lagern sich um den Hagelkern. Bleiben wir bei unserem Kirmesbild, so wickelt sich nun die Zuckerwatte um den Holzstab.
  2. Manchmal wird so ein Hagelkorn aus dem Aufwindbereich herausgeschleudert und fällt zu Boden. Dies würde eine klägliche Zuckerwatte abgeben. Sie oder Ihre Kinder würden in Tränen ausbrechen und den Platz zusammenschreien.
  3. Meist wird also das Hagelkorn wieder in den Aufwindbereich geschleudert, und es setzt weiter Eis an,
    …bis es zu schwer geworden ist und zu Boden fällt.

1.4.2: Wie groß werden Hagelkörner?

Sie werden also erkannt haben: um einen mächtig großen Hagelbrocken hinzubekommen, hängt es vor allem von der Stärke des Aufwärtsgebläses in einem Gewitter ab. Bleibt jetzt natürlich die Frage des Größenvergleichs (das dürfte aus genetischen Gründen wahrscheinlich vor allem die männliche Welt interessieren).

  • Die meisten Hagelkörner haben einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 cm
  • Weniger als ein Zehntel aller Hagelkörner kann mit einem Durchmesser von 3 cm protzen
  • Nicht jedes Gewitter bringt Hagel mit, sondern nur etwa 10%

Und jetzt kommen die Pornostars unter den Hagelbrocken, die Superlative:

  • Das verheerende Hagelunwetter von München am 12.07.1984 konnte mit Hageldurchmessern von mehr als 9,5 cm und einem Gewicht der Brocken von über 300 g den größten Schaden in Deutschland überhaupt anrichten.
  • 1939 wurde in Indien von 3,4 kg schweren Brocken berichtet.

1.4.3: Wie schnell schlagen Hagelkörner auf dem Boden auf?

Sie sind in Rekordlaune, stimmt’s? So sei es. Die üblichen Klackerkörnchen mit 1 cm Durchmesser kommen mit ungefähr 40 km/h auf dem Boden an. Ab 3 cm bringt es so ein Hagelkorn schon einmal auf 90 km/h, die größten bringen es auf über 140 km/h. Übrigens wächst dabei die Zerstörungskraft noch schneller als das Tempo.

1.4.4: Ab welcher Größe wird Hagel gefährlich?

  • Bis 2 cm passiert für gewöhnlich nur wenig. Empfindliche Pflanzen bekommen Löcher, die Ernte fällt etwas magerer aus. Für Haus, Hof und Auto besteht aber noch keine Gefahr.
  • Bis 3,5 cm wird es dann schon allmählich interessant für den Autonarr: die ersten Beulen können auftreten. Man sollte auch nicht unbedingt im Wintergarten übernachten, denn die Glasdächer könnten größere Risse bekommen und bersten.
  • Bis 5 cm geht es dann unseren Wildromantikern im Glaushaus, die die Unwetterwarnung immer noch nicht ernst genommen haben, an den Kragen. Denn der Hagel knallt nun endgültig durch die Scheibe. Auch der protzige Mercedes sieht danach etwas trauriger aus: nicht nur Dellen treten auf, auch der Lack spielt nicht mehr mit. Zur Beruhigung: meist hält die Autoscheibe noch durch.
  • Ab 7 cm geht dann gar nichts mehr: Menschen werden verletzt, Äste brechen, Autoscheiben halten nun auch nicht mehr durch. Zügeln Sie also Ihre Abenteuerlust und bleiben Sie zu Hause.

1.5: Was Sie über Windböen wissen sollten

Auch das wird Ihnen bei Gewittern nicht entgangen sein: Nicht nur der Regen pladdert über die Straße, auch der Wind pustet kräftig dazu. Nicht anhaltend, aber in kurzen, kräftigen Stößen. Diese nennt man Böen. Aber woher kommt er? Von oben! Sammeln Sie Ihr Wissen aus den letzten Kapiteln, so wissen Sie, dass bei der Entstehung von Gewittern feuchte und warme Luft eine Rolle spielen (Sie wissen schon, der Luftballon). Sie wissen auch, dass Eiskristalle und Hagelkörner dann wieder unten ankommen. Das tun sie nicht allein, sie bringen auch die stark abgekühlte Luft mit. Und das ist nun der umgekehrte Effekt des Gasluftballons: Kalte Luft ist schwer und fällt Ihnen aus der Gewitterwolke auf den Kopf wie ein Stein.

Im Extremfall erreichen solche Böen (in diesem Fall auch Downbursts genannt) über 200 km/h. Allerdings nur in kurzer Zeit und auf kurzem Raum, eben da, wo so ein Schwung kalter Luft ankommt. Diese Downbursts breiten sich kreisförmig aus, als ob man einen Pudding aus der Hand fallen lässt. Besonders tückisch ist dies dann natürlich für die Luftfahrt. Denn wenn man durch so einen Abwindschlauch fliegt, dann ballert einem der Wind mit voller Wucht von vorne auf die Flügel, um kurz danach seine Richtung komplett zu ändern und von hinten zu pusten. Schön ist so etwas vielleicht im Physik-Hörsaal, in einer Boeing weniger: Sie kracht nämlich dann einfach auf den Boden.

Damit sind Sie durch. Jetzt wissen Sie, was jeder über Gewitter wissen sollte, und meine Hoffnung ist, dass Sie es zumindest ansatzweise in sympathischer und damit in dauerhafter Erinnerung behalten. Mittlerweile gibt es dann auch Teil 2 von GEIL:

Tornados

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