Gewitter – Donner

 

Einleitung:

Gewitter kündigen sich meist durch zunächst leise hörbaren Donner aus der Ferne an, außer sie werden genau über einem aktiv – dann wird es direkt richtig laut. Neben dem Blitz gehört der Donner zu den beeindruckenden Phänomenen bei einem Gewitter. Während der Blitz oftmals viel zu schnell ist um richtig beobachtet werden zu können, ist der Donner immer länger hörbar. Neben der Faszination erzeugt auch der Donner natürlich einen gewissen Respekt, auch wenn er nur in den unglücklichsten Fällen wirklich Schaden anrichten kann – nämlich wenn man sich in zu geringer Entfernung zum einschlagenden Blitz befindet. Wir wollen uns im nachfolgenden Text mal näher damit befassen, wie der Donner entsteht und was es bei diesem zu beachten gibt.

 

 

Entstehung des Donners:

Wie viele sicher vermuten werden, hängt der Donner mit dem Blitz zusammen. Aus diesem Grund gehe ich hier auch kurz auf das Phänomen Blitz ein da dieser für die Erklärung notwendig ist. Ich werde aber im Detail auf den Blitz in einem separaten Wissensbeitrag eingehen. Bei den Entladungen zwischen Wolke und Erde / Wolke und Wolke kommt es zu einem Blitz der einen sogenannten Blitzkanal erzeugt. In diesem wird die Luft in kürzester Zeit auf extrem hohe Temperatur erhitzt (bis zu 30.000°C) was einen enormen Druck auf die Luft erzeugt.

Hier können wir nun die Brücke zum Donner schlagen. Der Druck der so extrem erhitzen Luft ist extrem hoch und bis zu 100-mal höher als im Normalfall. Hier liegt natürlich nahe, dass dies eine Reaktion zur Folge haben wird. Durch den sehr kurzen Zeitraum der Erhitzung der Luft kann sich diese nicht entsprechend ausdehnen und es kommt zu einer explosionsartigen Entwicklung. Diese zeigt sich als Schockwelle und dehnt sich dabei mit Überschallgeschwindigkeit in alle Richtungen aus. Dabei hören wir aufgrund der geringeren Entfernung dementsprechend zuerst die Schallwelle vom Einschlagpunkt wahrnehmen, danach von weiter oben entlang des Blitzkanals. Blitze zweigen, wie man oft eindrucksvoll auf Fotos sieht, häufig in mehrere Zweige ab wodurch dann auch der Donner entsprechend anders zu hören ist. Dies ist begründet durch die verschiedenen Schockwellen die dann auch ineinander übergreifen – hier hört man in der Regel das „Rollen“ des Donners. Wir bemerken zudem, dass weit entfernter Donner sich erst einmal nur mit tiefen Donnerschlägen bemerkbar macht. Das liegt daran, dass die hohen Donnerfrequenzen von der Luft viel stärker gedämpft werden als die tiefen Tonfrequenzen. Je näher das Gewitter dann kommt, desto mehr werden auch die höheren Frequenzen des Donners hörbar sein.

Der Donner wird also durch die sich ausdehnenden Schallwellen erzeugt, die durch die Blitzentladung auftreten. Die Geschwindigkeit in der sich der Donner (bzw. die Schallwellen) ausdehnt beträgt gut 330 Meter pro Sekunde und entspricht somit durchschnittlich der Schallgeschwindigkeit. In der Regel hört man trotz dessen den Donner meist erst nach der Blitzentladung. Dies hat den Grund, dass der Blitz sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt (299.792 km/Sek) und somit eindrucksvoll schneller als die Schallwellen, die den Donner erzeugen („nur“ Schallgeschwindigkeit). Hinzu kommt natürlich gegebenenfalls die Entfernung, die man vom Blitz entfernt war. Hier sei noch einmal kurz erwähnt, dass die zuvor genannten Zusammenhänge für die Entladungen zwischen Wolke und Erde gelten, aber auch eben für die deutlich häufigeren auftretenden Entladungen zwischen Wolke und Wolke.

Schlägt der Blitz allerdings in unmittelbarer Umgebung ein, ist dies natürlich ein anderer Fall und man kann aufgrund der geringen Entfernung Blitz und Donner gleichzeitig wahrnehmen.

 

 

Grobe Bestimmung der Entfernung des Gewitters:

Der Donner dient zudem auch der groben Entfernungsbestimmung des Gewitters. Ich gehe darauf nun aber nur grob ein da das Ganze Konstrukt auch von der Lufttemperatur und weiteren Faktoren abhängt – aber das würde nun definitiv zu weit gehen. Generell sollte man sich sobald man ein Gewitter hört in Sicherheit begeben. Besonders wenn zwischen Blitz und Donner lediglich 30 Sekunden liegen, ist das Gewitter nur noch um 10 km entfernt und man befindet sich somit im hohen Gefahrenbereich. Wie aber gesagt, sollte man definitiv bei hörbarem Donner (egal wie leise dieser noch ist) auf Nummer sicher gehen und Schutz suchen.

Soweit ich es mitbekommen habe, hält sich in der Gesellschaft oftmals die Theorie, dass man vom Blitz an pro Sekunde einen Kilometer Entfernung zum Blitz hat. Dies ist aber falsch!
Für die Entfernungsberechnung zum Blitzeinschlag zählt man zwar wie gewohnt die Sekunden, verwendet diese dann aber anders. Damit man die grobe Entfernung bekommt, wendet man einfach eine Formel an. Diese setzt sich zusammen aus dem Abstand zwischen Blitz und Donner in Sekunden welche dann mit der Schallgeschwindigkeit multipliziert werden. Heraus kommt dann die ungefähre Entfernung in Metern. Möchte man aber lieber die Entfernung in Kilometern bekommen, so dividiert man das Ganze durch 1000. Dann bekommt man die ungefähre Entfernung in Kilometern.

Anzuwendende Formel:    Sekunden zwischen Blitz und Donner * Schallgeschwindigkeit (ca. 343,5) = Entfernung in Metern. Bei Bedarf die berechnete Entfernung (m) durch 1000 dividieren = Entfernung in Kilometern

BEISPIEL:  Abstand zwischen Blitz und Donner: 10 Sek = 10 x 343,5  ca. 3435 m. Ungefähre Distanz in Kilometern: 3435 / 1000 = ca. 3,435 km

 

Ist man gerade draußen im offenen Gelände unterwegs, kann man auch eine weitere grobe Berechnungsformel benutzen die deutlich einfacher ist. Hierfür benötigt man keinen Taschenrechner und um eine grobe Orientierung zu haben, kann diese auch hilfreich sein. Man muss aber beachten, dass diese natürlich nur hilfreich ist, wenn man den Donner einem bestimmten Blitz zuordnen kann. Ansonsten überschneiden sich die Schallwellen und eine Berechnung anhand des Donners ist kaum möglich. Oftmals kann man auch am Horizont nur die Blitze sehen aber hört keinen Donner. Dabei ist das Gewitter noch zu weit weg (ab ca. 18 km Entfernung), sodass die Atmosphäre den für uns hörbaren Schall des Donners absorbiert. Dies kann man schön erkennen, wenn sich ein Gewitter langsam nähert und der Donner Stück für Stück lauter wird. Hier absorbiert die Atmosphäre bereits weniger.

Hintergrund der nachfolgenden Formel ist, dass der Schall rund 3 Kilometer pro Sekunde zurücklegt. Die Formel ist dann entsprechend einfach, denn man teilt einfach die Sekunden zwischen Blitz und Donner durch die Zahl 3. Daraus ergibt sich dann bereits die ungefähre Entfernung in Kilometer. Hier wird auch noch einmal deutlich, dass man nicht pro Sekunde einen Kilometer als Entfernung verwenden kann, wie es oftmals kommuniziert wird!

BEISPIEL: Abstand zwischen Blitz und Donner: 10 Sek = 10 / 3  =  ca. 3,33…. km

 

Man sieht, dass der Unterschied zur oberen Formel nicht sonderlich groß ist und man durchaus auch so eine ungefähre Idee bekommt, wie weit der entsprechende Blitz samt Gewitter entfernt ist. Es empfiehlt sich, diese Berechnung häufiger durchzuführen damit man in etwa eine Ahnung hat, ob sich das Gewitter annähert oder nicht. Ein entsprechendes Wetterradar hilft hier aber natürlich besser und man muss immer beachten, dass Schauern und natürlich auch Gewitter eine Eigendynamik entwickeln können. Damit kann sich deren Zugbahn auch teils sehr verändern.

 

 

Bitte unbedingt beachten:

Registriert man um Umfeld ein Gewitter, sollte man sich so schnell wie möglich in Sicherheit bringen und entsprechend verhalten. Blitze können nämlich auch weit außerhalb der eigentlichen Gewitterzelle zu Boden schnellen. Besonders die kräftigen positiven Entladungen (zum Glück etwas seltener) konnten bereits bis zu 40 Kilometer außerhalb des eigentlichen Gewitters beobachtet werden. In der heutigen Zeit ist es immer ratsam auch auf dem Smartphone (soweit vorhanden) entsprechende Apps zu installieren die eben Gewitter darstellen die sehr weit entfernt sind und man diese noch nicht hören kann – dies natürlich besonders, wenn man länger draußen unterwegs ist.

 

 

Mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit:

Schlägt ein Blitz in geringer Entfernung ein, kann auch der Donner zu gesundheitlichen Schäden führen. Diese zeigen sich in Form von Hörschaden mit dem sogenannten Knalltrauma. Diese Hörbeeinträchtigung kann dabei vorrübergehend sein oder auch bleibend. Hat man die Zeit zu reagieren, empfiehlt es sich also wirklich die Ohren zu bedecken / zu schützen. Dies kann in der Tat helfen das Gehör zu schützen und ist alle Male besser, als die Schallwellen ungeschützt in die Ohren zu bekommen. Bei Blitzeinschlägen in unmittelbarer Nähe, ist die Reaktionszeit leider meist zu kurz als das man sich noch die Ohren schützen kann.

 

 

Weitere Artikel zum Thema Gewitter findet ihr nach Fertigstellung hier:  

Allgemeines / Entstehung   ;   Blitze   ;   Niederschlagsarten   ;   Sturm 

 

 
Autor des Artikels:   Frank Rinas

Quellen der Daten:  weltderphysik.de ; blitzrechner.de ; weather.com ; www.tagesspiegel.de ; www.dguv-lug.de

 

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