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Gewitterelektrizität

 
     
  elektrische Prozesse und Erscheinungen in Gewittern. In Gewitterwolken kommt es durch verschiedene Prozesse, deren Zusammenwirken noch nicht vollständig geklärt ist, zur grossräumigen Ladungstrennung. Von Bedeutung sind dabei insbesondere die vielfältigen Kollisionsprozesse der Eis- und Wasserteilchen, das Gefrieren unterkühlter Wassertröpfchen sowie die Polarisation der Teilchen im elektrischen Feld der Wolke. Im Ergebnis dieser Prozesse tragen kleine Eisteilchen überwiegend positive Ladungen, während grössere Wolkenpartikel negativ geladen sind. Unter der Wirkung der Schwerkraft findet in den Luftströmungen der Wolke eine Separation der geladenen Teilchen nach ihrer Masse statt, die zu einer höhenabhängigen Verteilung von Raumladungsgebieten in der Wolke führt. Die elektrische Struktur einer Gewitterwolke zeigt Gebiete negativer Raumladung vorwiegend im unteren Teil der Wolke bei Temperaturen über -20°C. Darüber erstreckt sich der positive Raumladungsbereich. An der Wolkenbasis wird in Verbindung mit Niederschlag ein kleines Gebiet positiver Raumladung beobachtet. Zwischen den Bereichen unterschiedlicher Raumladungen können Feldstärken über 100 kV/m auftreten. Überschreitet die lokale Feldstärke in der Wolke den Durchschlagswert, so finden Entladungen in Form von Blitzen statt, die einen Ladungsausgleich zwischen Raumladungsgebieten innerhalb der Wolke oder zur Erde bewirken. Zwischen der Gewitterwolke und der Erdoberfläche besteht ein dem Schönwetterfeld entgegengerichtetes elektrisches Feld mit Feldstärken bis zu 5 kV/m. Unter dem Einfluss dieses Feldes fliesst ein Koronastrom, der negative Ladung zur Erde führt. Daneben findet ein Leitungsstrom durch Luftionen von der Gewitterwolke in Richtung Ionosphäre statt. Ein Transport von Ladungen erfolgt ausserdem mit fallenden Niederschlagsteilchen. Die Summe der Ladungsströme eines Gewitters realisiert einen Stromfluss von etwa 1 A und erhöht effektiv die negative Ladung der Erdoberfläche. Die Gesamtheit der weltweiten Gewittertätigkeit hält als Teil des globalen elektrischen Stromkreises die Potentialdifferenz zwischen Erdoberfläche und Ionosphäre aufrecht.  
 

 

 

 
 
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