Der Blitz

Der Blitz entsteht in Gewitterzellen und ist nur wenige Zentimeter dick. Im Innern der Gewitterzelle werden positive und negative Ladung getrennt. Dies führt zu einer elektrischen Entladung, die wir als Blitz wahrnehmen. Durchschnittlich wird jeder Quadratkilometer viermal pro Jahr vom Blitz getroffen. Insgesamt sind dies rund 2 Millionen Blitzeinschläge pro Jahr allein in der Bundesrepublik, im Jahr 2007 waren es sogar 2.66 Mio. Blitzeinschläge! Schäden in Millionenhöhe sind die Folge. Auch Personenschäden sind häufig zu beklagen. Die meisten Unfälle resultieren aus Unwissenheit und falschem Verhalten bei Gewitter.

Allein in Deutschland sterben im Durchschnitt pro Jahr fünf Menschen an den Folgen eines Blitzschlags. Das Rätsel, wie Blitze genau entstehen, ist bis heute immer noch nicht gelöst. Wenn der Leitblitz auf wenige hundert Meter oder auch nur einige zehn Meter an den Erdboden herangekommen ist, wachsen ihm von Häusern, Bäumen oder Laternen sogenannte Fangentladungen entgegen. Diese Fangentladungen sind eine Art positiv geladener Blitz. Ähnlich wie der Leitblitz leuchten sie nur sehr schwach und sind daher normalerweise kaum zu sehen. Sobald eine dieser Fangentladungen mit dem Leitblitz zusammenkommt, gibt es eine Art Kurzschluss. Experten sprechen von der Hauptentladung. Ausgehend von der Einschlagstelle fließen die im Leitblitz gesammelten negativen Ladungen nach unten ab. Die Hauptentladung folgt also dem Weg des Leitblitzes von unten nach oben, und das mit einer Geschwindigkeit von 100.000 Kilometern pro Sekunde, einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Der enorme Stromfluss erhitzt innerhalb von Mikrosekunden das Plasma im Blitzkanal auf bis zu 30.000 Grad Celsius. Dadurch leuchtet der Blitzkanal grell auf. Erst dieses Aufleuchten nehmen wir normalerweise als Blitz war. Durch die hohe Temperatur dehnt sich der Blitzkanal außerdem explosionsartig aus: Es donnert. Häufig bleibt es aber nicht bei einer Hauptentladung. Der Blitzkanal ist weiterhin ein bevorzugter Weg für einen Ladungsausgleich von der Wolke zum Erdboden. Kurz nach der ersten Hauptentladung kann sich daher ein zweiter Leitblitz bilden, der dem Weg des ersten folgt. Weil er es dabei einfacher hat, läuft er auch nicht mehr in ruckartigen Stufen, sondern rast direkt durch und löst am Erdboden eine weitere Hauptentladung aus. Dieser Wechsel aus Entladung, Leitblitz und Endladung kann innerhalb von Sekunden einige Male erfolgen. Für den Betrachter sieht es dann so aus, als würde ein Blitz mehrfach zucken. Mit jedem Blitz wird die Ladungstrennung in der Wolke ein wenig ausgeglichen. Wenn dann schließlich nicht mehr genug warme, feuchte Luft nachgeliefert wird, so dass auch keine Ladungen mehr getrennt werden, reicht die verbleibende Spannung irgend wann nicht mehr aus, um Blitze hervorzubringen – und das Gewitter löst sich auf.

Der Erfinder des Blitzableiters,
war der Amerikaner Benjamin Franklin. Er beschäftigte sich intensiv mit dem Phänomen des Gewitters und fand 1752 heraus, dass ein Blitz eine elektrische Entladung ist, die sich wissenschaftlich belegen lässt. Um dies zu beweisen führte er sein „Drachenexperiment“ durch. Dabei ließ er einen Drachen aus Seide, der mit einem dünnen Draht verbunden war, direkt unter einer Gewitterwolke aufsteigen. Am Ende dieses Drahtes war ein Schlüssel befestigt, von dem nach einiger Zeit Entladungsfunken auf Franklins Hand übersprangen. Heute wissen wir, dass bei diesem Experiment weitaus Schlimmeres hätte passieren können. Denn hätte ein Blitz in den Drachen eingeschlagen, wäre dieser Versuch für Franklin tödlich ausgegangen. Benjamin Franklin befasste sich dann mit der Vermeidung von Blitzeinschlägen und entwickelte kurze Zeit später Blitzableiter in Form von Eisenstangen, die auf oder neben Gebäuden angebracht, die Blitze abfingen und in den Boden leiteten. Er gilt zwar als Erfinder des Blitzableiters, aber schon vor mehr als 3.000 Jahren, zur Zeit der Pharaonen, sollen an Tempeln vergoldete Masten angebracht worden sein um vor Blitzeinschlag zu schützen. Noch im 19. Jahrhundert starben ca. 300 Menschen jährlich, da sie vom Blitz getroffen wurden. Zu dieser Zeit arbeitet die meisten Menschen im Freien und konnten sich bei einem Gewitter kaum schützen.

Äußerer Blitzschutz:
Wenn es draußen blitzt und donnert, tauchen nur allzu oft Schreckensbilder von in Flammen stehenden Gebäuden vor unserem inneren Auge auf. Und wir hoffen in diesem Moment darauf, dass die Naturgewalten auch diesmal wieder unser kostbares Hab und Gut verschonen mögen … Doch der kluge Hauseigentümer, der gewiefte Firmeninhaber sorgt vor: mit Rundumschutz vom Fachmann. Der äußere Blitzschutz sichert wie ein Faradayscher Käfig das Gebäude gegen einen direkten Blitzeinschlag und gegen Funkenbildung bei der Ableitung der Blitzenergie zur Erde. Auf diese Weise werden massive Gebäudeschäden bis hin zum Totalschaden durch einen Brand erfolgreich verhindert.

Die einzelnen Bestandteile:
Zum äußeren Blitzschutz gehören folgende Einzelkomponenten, die stets zusammenwirken:
Fangeinrichtung – Ableitungen – Erdungsanlage
Die Fangeinrichtung auf dem Dach des Gebäudes fängt den Blitz quasi ein und lenkt ihn im Anschluss sozusagen in geordnete Bahnen: Sie verhindert somit, dass der Blitz unkontrolliert in ein Gebäude einschlägt. Fangstangen und -leitungen aus Metall, denen die hohe Energie nichts ausmacht, lenken und leiten die Gewalt des Blitzes zuverlässig von Anfang an. Die Fangeinrichtung auf dem Dach ist durch Ableitungen mit der Erdungsanlage am Boden verbunden. Erst diese „unterste“ Komponente macht den Blitz unschädlich, indem sie dessen zerstörerische Energie in die Erde ableitet.

Doch das allein reicht nicht!
Eine Blitzschutzanlage ist jedoch nur dann komplett, der Blitzschutz nur dann wirklich sicher, wenn neben dem äußeren Blitzschutz ein so genannter innerer Blitzschutz installiert ist. Letzterer sichert insbesondere die elektrischen Anlagen und elektronischen Geräte im Inneren des Gebäudes.