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Fachbegriffe aus der Elektrotechnik
Was versteht man unter Blitzentladung

Der Schutz vor Blitzen und ihren Folgen beschäftigt viele Elektrofachkräfte. Darum ist es wichtig die grundlegenden Eigenschaften und die elektrischen Vorgänge rund um Blitze zu kennen.

Blitzentladung

Blitzentladung (Foto: pixelio.de)

Blitzentladung

Sichtbare elektrische Entladung (Ladungsausgleich) über einen stark ionisierten Entladungsweg (Blitzkanal). Blitzentladungen in der Erdatmosphäre werden umgangssprachlich Gewitter (engl. thunderstorm) genannt.

Allgemeines

Gewitter sind natürliche und unvermeidbare Wettererscheinungen. Es gibt zz. praktisch keine Einrichtungen oder Verfahren, mit denen elektrische Entladungen in der Atmosphäre (Blitze, engl. lightning flashes) verhindert werden können. Gewitter entziehen sich somit der menschlichen Kontrolle.

Blitzentladungen bewirken ein plötzliches Auseinandertreiben der Luftmoleküle. Diese geraten in kurze, stark gedämpfte mechanische Schwingungen von gewaltiger Anfangsamplitude – mehr oder weniger laut hörbar als dumpf rollendes Geräusch (Donner, engl. thunder). Da das Licht eines Blitzes je Sekunde nahezu 300 000 km zurücklegt, der Schall des Donners dagegen nur 343 m (in Luft bei 20 °C), wird der Donner eines entfernten Gewitters erst viel später wahrgenommen als der Blitz. Hört man den Donner z. B. 3 s nach dem Blitz, ist das Gewitter demnach nur noch etwa 1 km entfernt.

Blitzeinschläge in Gebäude oder bauliche Anlagen können z. B. bewirken:

  • Verletzungen oder Tod von Lebewesen durch elektrische Berührungs- oder Schrittspannungen,
  • physikalische Schäden (Brand, Explosion, mechanische Zerstörung, Freisetzung von Chemikalien),
  • Ausfall von elektrischen und elektronischen Betriebsmitteln oder Systemen durch elektromagnetische Blitzimpulse (Überspannungen). 

Wolken- und Erdblitz

In der Erdatmosphäre finden ständig elektrostatische Entladungen statt, die sich in Form von Blitzen in den geladenen Wolken (Wolkenblitze) oder zwischen Wolke und Erde (Erdblitze) zeigen. Dabei betragen die Spannungen bis zu mehreren 1 000 kV und die Ströme 50 kA (Scheitelwert) und mehr. Trotz der vergleichsweise großen Länge des Blitzkanals von einigen Kilometern, z. B. von der Wolke zur Erde, erfolgt der Ladungsausgleich meist in 10 ... 100 μs.

Bei Erdblitzen (engl. lightning flashes to earth) unterscheidet man zwischen Wolke-Erde- und Erde-Wolke-Blitzen, auch Abwärts- bzw. Aufwärtsblitze genannt.

Ein Abwärtsblitz (engl. downward flash) wird durch eine von der geladenen Wolke (Gewitterwolke) zur Erde abwärts gerichtete Vorentladung (Leitblitz) eingeleitet. Sobald die dielektrische Festigkeit der Luft überschritten wird, wachsen von der Erde aus Fangentladungen dem Leitblitz entgegen. Treffen die Fangentladungen mit dem Leitblitzkopf zusammen, so erfolgt eine schlagartige Entladung des Leitblitzes. Abwärtsblitze treten meist im flachen Gelände und bei vergleichsweise niedrigen baulichen Anlagen auf. Sie sind gut an den zur Erde gerichteten Verästelungen erkennbar.

Ein Aufwärtsblitz (engl. upward flash) beginnt mit einem gegen die geladene Wolke vorwachsenden Leitblitz, der von sehr hohen und exponiert liegenden geerdeten Objekten, z. B. Fernsehtürmen, ausgeht. In diesem Fall fließt von der Erde ein Blitzstrom (Stoßstrom) zur Gewitterwolke. Aufwärtsblitze sind gut an den zur Wolke gerichteten Verästelungen erkennbar.

Gewitterhäufigkeit

In Deutschland gehen jährlich fast eine Million Blitze nieder. Dabei gibt es in den Sommermonaten Juli und August durchschnittlich fünfmal mehr Gewitter als in den Wintermonaten Dezember bis Februar. Außerdem nimmt die Zahl der jährlichen Gewittertage1) (Gewitterneigung) und Blitzschläge pro Quadratkilometer (Erdblitzdichte) vom Norden nach dem Süden hin zu. Im Eismeer sowie am Nordpol gibt es praktisch keine Gewitter. Dagegen muss an der Ost- und Nordsee mit etwa 20, im Mittelmeerraum mit etwa 30 und in den Tropen, z. B. in Zentralafrika, durchschnittlich mit bis zu 140 Gewittertagen pro Jahr gerechnet werden.

1) Gewittertag ist ein Tag, an dem Wetterbeobachter oder meteorologische Stationen (Blitzortungssysteme) während eines Tageszeitraums (24 h) ein Gewitter festgestellt haben. Dabei ist ohne Belang, ob es sich um ein schweres Gewitter mit beispielsweise mehreren hundert heftigen Blitzentladungen oder womöglich um ein harmloses Wintergewitter mit nur einem einzigen Blitz am Tag handelt.

Autor: R. Müller

Dieser Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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