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Wolken Wetterlagen |
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Klima und Wetter Weitere Informationen |
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Fakten
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Warme
Luft ist energiereicher als kalte Luft. |
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Luft
mit grösserem Wasserdampfgehalt ist energiereicher als Luft mit geringerem Wasserdampfgehalt. |
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Warme
Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft. |
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Warme
Luft hat die geringere Dichte als kalte Luft. Warme Luft steigt in kühlerer Umgebung. |
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Der
Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand eines
Stoffs nennen wir Verdampfen. |
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Der
Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand eines
Stoffs nennen wir Kondensation. |
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Die
zum Verdampfen von Wasser benötigte Energie (= Verdampfungswärme)
wird beim Kondensieren wieder frei (= Kondensationswärme). |
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Kondensierender
Wasserdampf (also die Wolkenbildung)
setzt Kondensationswärme frei. |
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| Gewitterzelle über den Voralpen |
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| Voraussetzungen
für die Gewitterbildung |
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Diese Wärmeenergie treibt das Ansteigen der Luft weiter
an. Die Gewitterwolke (Gewitterwolken
= Cumulonimben) wächst weiter.
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Gewitter:
Entstehung
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Erst
in grosser Höhe beginnen die unterkühlten Wassertröpfchen
zu gefrieren. In etwa 12 Kilometern Höhe stösst die Cumulonimbuswolke an die Tropopause (siehe auch: Erdatmosphäre) Die Eiskristalle breiten sich seitlich aus und bilden den faserigen Schirm
oder Amboss der Gewitterwolke (Gewitterwolken
= Cumulonimben).
Die
aufwärts streben und absinkenden Luftmassen reiben aneinander. Dabei
baut durch Ladungstrennung eine elektrischen Spannung auf. Blitze entladen
die unterschiedlich geladenen Wolkenteile wieder und sorgen für einen
vorläufigen Ladungsausgleich. Entweder erfolgt ein Ladungsausgleich
bzw. Spannungsabbau innerhalb der Wolke oder zwischen dem Erdboden und
dem unteren Teil der Wolke. Für Blitze zwischen Wolke und Erde muss
der Spannungsunterschied mehr als 100 Millionen Volt betragen.
Die
Luft um den Blitzkanal wird schlagartig auf 40'000 Grad Celsius
erhitzt und dehnt sich dann explosionsartig aus, wodurch durch die expandierende
Luft Schallwellen (Donner) erzeugt wird. Der Schall breitet
sich weniger schnell aus als Licht (Schallgeschwindigkeit von 330
Metern pro Sekunde).
Aus
der Zeitspanne, welche zwischen dem Wahrnehmen des Lichtblitzes und demjenigen
Donners verstreichen, kann man die Entfernung vom Blitzbeobacher zum Blitzherd
berechnen (3 Sekunden entsprechen etwa einem Kilometer).
Die
Gewitterwolken dienen in auch als Bausteine von Kaltfronten (Warm-
& Kaltfront) oder für Orkane ( siehe auch Hurrikane
- Wirbelstürme). Die langsam ziehenden Kaltfronten weisen starke Winddrehungen, wenig Cumulonimbuswolken und ein breites Regenband
auf. Die schnell sich verschiebenden Kaltfronten zeichnen sich über
weniger Winddrehungen und eine breite Zone von Cumulonimbuswolken (Gewitterwolken
= Cumulonimben) mit Schauer- und Böenzonen aus.
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Was
geschieht in einer Cumulonimbus-Wolke?
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Durch
die starken Auf- und Abwinde , den fallenden Hagelkörnern und (in tieferen Höhenlagen)
Regentropfen kommt es zu Reibungsvorgängen, in welchen sich elektrische Ladungen trennen. Bei Ladungstrennung verschieben sich Elektronen von einem Molekül zu einem anderen Molekül.
In der Gewitterwolke entstehen so Zonen, in welche zu viele Elektronen
vorhanden sind (negative Ladung) und solchen mit zuwenig Elektronen (positive
Ladung).
Zwischen
den beiden ungleich geladenen Zonen baut sich eine Energiedifferenz
(Spannung) auf. Diese Spannung erzeugt Blitze und den mit ihnen verbunden Donner. Materien (also auch Wolken) sind
üblicherweise ungeladen. In den Molekülen gibt es eine gleiche
Anzahl von Elektronen und von Protonen. Die positive Ladung und die negative
Ladung heben sich in ihrer Wirkung auf.
In
den Gewitterwolke verschieben die Aufwinde die eine Art der Ladung
in grössere Höhen, während die Hydrometeore (Hagelkörner,
Regentropfen) die andere Art der Ladung gegen den Erdboden transportieren.
Die beiden Strömungen reiben aneinander.
Der
Erdboden ist üblicherweise negativ geladen. Bei schlechtem Wetter
ist der Boden positive geladen (er hat zu wenig Elektronen). Unter einer
Gewitterwolke ist er allerdings negativ geladen. Der Erdboden wird von
der positiv geladenen Basis der Gewitterwolke beeinflusst. Physiker nennen
diese Beeinflussung Influenz.
Zwischen
Wolkenbasis und Erdboden besteht eine Energiedifferenz, also eine
Spannung. Zwischen beiden Zonen kommt es bei einer genügend grossen
Spannung zum Ladungsausgleich. Es entstehen Blitze.
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