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Elemente
Gewitter,
die Gesamtheit der
Erscheinungen von
Donner und
Blitz, welche auftreten, wenn sich
Wolken, die einen hinlänglichen
Grad elektrischer
Ladung erreicht haben, in der
Nähe andrer
Wolken oder irdischer Gegenstände befinden, gegen welche sie sich
entladen können.
Allen
Gewittern geht die
Bildung von
Wolken voran. Anfangs klein, vergrößern sie sich
meistens sehr schnell und wachsen durch rasche
Kondensation des Wasserdampfes um ihren ersten
Keim in kurzer Zeit bis zum
Zenith.
Die
Gewitterwolken charakterisieren sich sowohl durch ihre Form, als getürmte Haufenwolken, wie auch durch ihre
Farbe.
Letztere
ist blaugrau bis dunkelgrau, doch zeigen sich oft die Wolkenränder hell und glänzend, so daß sich
starke
Kontraste in der
Beleuchtung
[* 2] bilden.
Hat sich die
Gewitterwolke dem
Zenith genähert, so sehen wir nur die untere Seite
der
Wolke, die oft vielfach zerrissen erscheint, und bei welcher lang herabhängende Wolkenfetzen von eigentümlicher gelbgrauer
Farbe als Vorboten von
Hagel angesehen werden können.
Hat die
Gewitterwolke die erforderliche
Größe und
Dichtigkeit erreicht, so pflegt ein heftiger, aber nicht
lange anhaltender
Wind, die sogen.
Eilung, zu entstehen, und unmittelbar darauf fallen einzelne große Regentropfen, die bald
in einen Platzregen übergehen. Vor jedem
Blitz stürzt derselbe mit verdoppelter
Gewalt und
Schnelligkeit herab, und wenn häufig
die umgekehrte Reihenfolge stattzufinden scheint, so hat das seinen
Grund darin, daß wegen der größern
Geschwindigkeit des
Lichts der dem erfolgten
Niederschlag folgende
Blitz früher wahrgenommen wird als der
Niederschlag selbst.
Bisweilen sind auch die einzelnen Regengüsse bei von neuem erfolgendem
Blitz und
Donner durch vollkommenes Aufhören des
Regens
voneinander getrennt.
¶
forlaufend
Was die geographische Verbreitung der
Gewitter anbelangt, so ist es unzweifelhaft, daß sie in der heißen Zone sowohl heftiger
als auch häufiger (auf Java jährlich bis 150 im Durchschnitt) sind als in der gemäßigten, und daß ihre Anzahl zwar nach
den Polen hin abnimmt, aber daß sich in der Häufigkeit der in allen Erdregionen lokale Einflüsse unverkennbar
geltend machen. So gibt es auch warme Länder, wo die
Gewitter selten sind, wie in Ägypten,
[* 4] oder wo sie ganz fehlen, wie in Unterperu.
In Lima
[* 5] kennen die Bewohner weder Blitz noch Donner.
Über die gemäßigte Zone hinaus werden die
Gewitter desto seltener, je mehr man sich den Polen nähert, fehlen
aber nicht vollständig. Was die Verteilung der
Gewitter auf die verschiedenen Jahreszeiten
[* 6] betrifft, so tritt in der heißen Zone
das Maximum der
Gewitter mit dem höchsten Sonnenstand und der Regenzeit ein. Im westlichen Europa
[* 7] fällt ungefähr die Hälfte aller
Gewitter auf den Sommer, ein Zehntel auf den Winter und nimmt die Anzahl der Herbst- und Winter
gewitter gegen
die Küste des Atlantischen Ozeans hin schnell zu. Zieht man eine Linie von Drontheim über Königsberg
[* 8] und Pest gegen die Mündung
der Donau hin, so finden östlich von dieser Linie keine Winter
gewitter statt.
Auf der Westküste von Norwegen,
[* 9] in Bergen,
[* 10] wo durchschnittlich 6
Gewitter im Jahr stattzufinden pflegen, treffen
2-3 auf den Winter und 1-2 auf den Sommer. Auch an den Westküsten von Irland, Nordamerika
[* 11] und an den Ostküsten des Adriatischen
Meers sind die Winter
gewitter vorherrschend. Irland hat fast nur Winter
gewitter; im Nordwesten von Schottland
ist das Wintermaximum überwiegend, während sich ein sekundäres Maximum auch im Sommer bemerkbar macht. Was die mittlere
jährliche Zahl der Tage mit
Gewittern in Deutschland
[* 12] betrifft, so nimmt dieselbe von NO. nach SW. zu; an der Ostsee ist sie am
geringsten, in der oberrheinischen Ebene am größten. In Berlin
[* 13] beträgt dieselbe 17, in München
[* 14] 22, in
Stuttgart
[* 15] 21.
Die Hauptbedingungen wässeriger Niederschläge überhaupt und mithin auch der
Gewitter sind der aufsteigende Luftstrom (s.
Wind) und die Vermischung ungleich temperierter Winde.
[* 16] Unter den Tropen erfolgen die Niederschläge des aufsteigenden Luftstroms
mit großer Regelmäßigkeit und haben dann fast täglich ein Gewitter zur Folge, so daß man sich, wie Caldeleugh
von Villa Rica erzählt, auf »vor und nach dem Gewitter« einladet,
um den Unterschied der Zeiten anzugeben. In unsern Gegenden bemerkt man Ähnliches nur, wo hohe Bergwände den aufsteigenden
Luftstrom gegen Seitenströme schützen, so z. B. am Comersee und am Lago Maggiore. Da die Wirkung des aufsteigenden
Luftstroms zu der wärmsten Tageszeit am stärksten ist, so wird auch die Zahl der Gewitter nach dieser hin zunehmen.
Dabei sind aber schwere Gewitter von Abend bis Mitternacht nicht ausgeschlossen, da nach erfolgter starker Verdunstung am Tage heftige Kondensation des Wasserdampfes und damit in Zusammenhang stehende Gewitterbildungen entstehen können. Die tägliche Periode der Gewitter ist bis jetzt nur für wenige Orte genauer untersucht. Das Maximum fällt für München auf 3 Uhr [* 17] nachmittags, für Köln [* 18] auf 3¾ Uhr nachmittags, für Salzburg [* 19] auf 4 Uhr und für Prag [* 20] auf 5 Uhr nachmittags.
Die Gewitter unsrer Gegenden entstehen, wenn der Äquatorialstrom durch den Polarstrom oder der Polarstrom durch den Äquatorialstrom verdrängt wird, oder wenn sich ein starker aufsteigender Luftstrom bildet. In den mittlern und höhern Breiten sind die ersten beiden Fälle, in denen die sogen. Wirbelgewitter entstehen, die häufigsten und können als Gewitter der Westseite und der Ostseite der Windrose bezeichnet werden. Am häufigsten sind die Gewitter der Westseite. Sie haben ihren Sitz in den Wolken, welche am westlichen Himmel [* 21] heraufziehen und sich allmählich heben, während der Wind rasch durch W. nach N. umschlägt.
Vor ihrem Ausbrechen herrscht der warme Äquatorialstrom, nach ihrem Austoben der kühle Polarstrom, und wenn oft behauptet wird, Gewitter reinigen und kühlen die Luft ab, so gilt das nur von Gewittern der Westseite. Viel seltener sind die Gewitter der Ostseite. Die hoch ziehenden Wolken werden bei einer Drehung des Windes von O. nach S., welche eine allgemeine Trübung zur Folge hat, nur dann Gewitterwolken, wenn die Verdichtung des atmosphärischen Wasserdampfes schnell und stark vor sich geht.
Vor diesen Gewittern weht der kalte Polarstrom, nach ihnen der warme und feuchte Äquatorialstrom. Diese Gewitter haben einen besonders günstigen Einfluß auf das Wachstum der Pflanzen, und viele fruchtbare Jahre zeichnen sich durch besondere Häufigkeit von Gewittern der Ostseite aus. Die Gewitter des aufsteigenden Luftstroms, die im Gegensatz zu den Wirbelgewittern Wärmegewitter genannt werden, sind meistens lokaler Natur, treten während der heißern Tagesstunden aus schnell verdichteten Wolken mit starken Regengüssen plötzlich ein, zerteilen sich aber ebenso schnell, wie sie sich zusammenzogen.
Mit Recht sagt man, daß derartige Gewitter das Wetter [* 22] nicht umwerfen; sie kühlen zwar durch die Verdunstung des gefallenen Regens ab, haben aber keinen nachhaltigen Einfluß auf die Temperatur und lassen sich ebensowenig voraussehen, wie sie als Wetteranzeigen für die nächste Zukunft benutzt werden können. Die gewöhnlichen Wintergewitter, zu welchen die elektrischen Graupelwetter einen natürlichen Übergang bilden, gehören zur Form der Westgewitter; dichte Schneeschauer begleiten dieselben, aber gewöhnlich erfolgen nur einige Donnerschläge. Zuweilen treten auch in warmen Wintern Gewitter auf, welche überall, wo sie eintreten, Frühlingswärme verbreiten und durch das rasche Vordringen eines warmen Südstroms in höhere Breiten entstehen.
Blitz, Donner, Wetterleuchten.
Eine Gewitterwolke ist nicht ihrer ganzen Ausdehnung [* 23] nach mit derselben Elektrizität [* 24] geladen, sondern sie besteht aus Zonen, welche abwechselnd mit entgegengesetzten Elektrizitäten geladen sind, und zwar ist diese Ladung für die Mitte der Wolke am stärksten und nimmt dann nach den Grenzen [* 25] hin ab.
Der Blitz wurde bis ins 18. Jahrh. nach der Erklärung des Aristoteles für eine Entzündung brennbarer Dünste gehalten, durch deren Explosion der Donner und die gewaltsamen Wirkungen des Wetterschlags entstehen sollten. Wall (1708) und Rollet fanden in dem Funken und dem Knistern elektrisch erregter Körper »eine Erinnerung an Blitz und Donner«; bestimmter sprach Winkler 1746 dieselbe Ansicht aus. Dalibart zu Marly la Ville und Delor zu Paris [* 26] errichteten hohe isolierte Stangen und erhielten beim Vorbeiziehen eines Gewitters Funken. Dadurch lieferten diese beiden Physiker zuerst die Bestätigung der von Benjamin Franklin aufgestellten Behauptung von der elektrischen Natur der Gewitterwolken. Franklin selbst ließ erst einen Monat später vor den Thoren von Philadelphia [* 27] einen Drachen während eines Gewitters steigen und erhielt aus der hänfenen Schnur desselben ebenfalls Funken. Diese Versuche wurden von de Romas zu Nérac und Beccaria zu Turin [* 28] in großartiger Weise wiederholt, ¶
forlaufend
und jetzt weiß man, daß alle Eigenschaften des kleinen elektrischen Funkens auch dem Blitze zukommen, und daß alle Eigenschaften des letztern mit Hilfe sehr starker Batterien wenigstens andeutungsweise gezeigt werden können. Es steht zweifellos fest, daß die Blitze elektrische Entladungen sind, welche zwischen entgegengesetzt elektrischen Wolken und Wolkenzonen oder auch zwischen einer elektrischen Wolke und einem Punkte der Erdoberfläche, in welchem durch Verteilung die entgegengesetzte Elektrizität angehäuft ist, stattfinden.
Die Blitze erscheinen uns in sehr verschiedenen Gestalten. Arago teilt dieselben in drei Klassen:
1) in zickzackförmige mit scharf begrenzten Rändern;
2) in solche, deren diffuses Licht [* 30] größere Teile der Wolken oder diese ganz erleuchtet (Flächenblitze);
3) in solche von der Form der Feuerkugeln, die sich langsamer bewegen als die Blitze der beiden ersten Klassen, welche momentan erscheinen. Die Zickzackblitze schlagen entweder von einer Wolkengruppe zur andern über oder, aber viel seltener, unter den verschiedensten Winkeln von der Wolke zur Erde, in welchem Fall man sagt, daß es »eingeschlagen« habe. Häufig schlagen auch Blitze von der Gewitterwolke nach oben. Die Zickzackbahn, welche die Blitze zeigen, und die sie mit den Funken einer kräftigen Elektrisiermaschine [* 31] gemein haben, ist jedenfalls eine Folge des Widerstandes der Luft.
Die Länge der Blitze läßt sich dadurch erklären, daß die Luft zwischen den beiden Gewitterwolken mit Feuchtigkeit und Dunst erfüllt ist. Die als Blitz auftretende elektrische Entladung findet daher gewissermaßen auf dem ganzen Weg von Teilchen zu Teilchen statt und ist nur als die Summe einer hintereinander liegenden Reihe von Partialentladungen zu betrachten. Die zur zweiten Klasse gehörigen Blitze zeichnen sich durch eine etwas längere Dauer der Lichterscheinung aus und stehen zu den Blitzen der ersten Klasse in einer ähnlichen Beziehung wie Funken- und Büschelentladung.
Zuweilen erscheinen die gewöhnlichen Zickzackblitze als zur zweiten Klasse gehörig, wenn sie nämlich hinter einer Wolke erfolgen, so daß man nicht unmittelbar die Blitze, sondern nur das diffuse, von der durch sie erleuchteten Wolke ausgehende Licht wahrnehmen kann. Indes können nicht alle Flächenblitze auf diese Weise erklärt werden, da die Beobachtungen von Kundt über das Spektrum der Blitze gezeigt haben, daß das Spektrum der Linienblitze ebenso wie das des Funkens der Elektrisiermaschine aus einzelnen schmalen, scharf begrenzten Linien besteht, während die Spektren der eigentlichen Flächenblitze ebenso wie die Spektren der elektrischen Büschel durch breite Lichtbänder gebildet werden.
Die Dauer eines Blitzes der ersten oder zweiten Gattung ist eine äußerst kurze und beträgt, wie Wheatstone nachgewiesen hat, bestimmt weniger als den tausendsten Teil einer Sekunde. Eine Ausnahme hiervon machen die überaus seltenen und zur Zeit noch ganz rätselhaften Blitze der dritten Klasse, welche Arago als Feuerkugeln von verschiedenem Volumen bezeichnet, und welche die Atmosphäre oft mit so geringer Geschwindigkeit durchlaufen, daß sie während mehrerer Sekunden sichtbar bleiben.
Durch die Verteilung, welche eine elektrische Wolke auf der Erdoberfläche hervorruft, wird die mit der Wolkenelektrizität ungleichnamige Elektrizität der Erde angezogen, die gleichnamige aber abgestoßen und nach entfernter liegenden Teilen der Erdoberfläche hingetrieben. Ist die Wolke also z. B. negativ elektrisch, so ist die Erde darunter positiv und in der Umgebung negativ elektrisch. Diese elektrische Spannung der Wolken und der Erdoberfläche kann sich auf drei verschiedene Arten ausgleichen.
Entweder verliert sich die Elektrizität der Wolken, ohne Entladungsschlag, und es verschwindet demgemäß auch die Elektrizität der Erdoberfläche allmählich, oder es erfolgt eine Entladung der elektrischen Wolke gegen eine andre Wolke. Da in diesem Fall die Wolke aufhört, elektrisch zu sein, so wird die auf der Erdoberfläche abgestoßene Elektrizität wieder zuströmen und die angezogene wieder fortströmen und zwar mit derselben Geschwindigkeit, mit welcher die Entladung der Wolke stattfand.
Die auf diese Weise entstehende Ausgleichung der verschiedenen Elektrizitäten ist mit einer Erschütterung, einem Schlag, verbunden, dem sogen. Rückschlag. Eine dritte Art, auf welche die Ausgleichung des elektrischen Zustandes der Wolken und der Erdoberfläche vor sich gehen kann, ist die, daß sich die Wolke nahe genug an der Erdoberfläche befindet und ein elektrischer Funke (Blitz) von der Wolke nach der Erdoberfläche überspringt. Der Rückschlag ist in seinen Wirkungen nicht so heftig wie der direkte Blitzschlag, und wenn es auch kein Beispiel gibt, daß er eine Entzündung veranlaßt habe, so sind doch öfters Menschen und Tiere durch ihn getötet worden.
Mit dem Rückschlag dürfen die aus dem Boden aufsteigenden Blitze nicht verwechselt werden. Dieselben sind aus dem Grund nur selten direkt zu beobachten, weil bei der ungeheuern Geschwindigkeit des Blitzes die zufällige Beobachtung seiner scheinbaren Bewegung über den wahren Ausgangspunkt desselben nichts Sicheres lehrt. Wenn der Blitz einschlägt, so bezeichnet er die Stelle, wo er den Boden trifft, durch ein oder mehrere mehr oder minder tiefe Löcher. Alles, was sich über den Boden erhebt, ist vorzugsweise dem Blitzschlag ausgesetzt;
Bäume sind durch die Säfte, welche in ihnen zirkulieren, gute Leiter;
in ihnen findet eine starke Anhäufung von Elektrizität statt, sie ziehen den Blitz an;
man darf deshalb nie unter Bäumen Schutz gegen den Gewitterregen suchen.
Bei Gebäuden trifft der Blitz vorzugsweise die bessern Leiter, mögen sie nun frei oder durch schlechtere Leiter eingehüllt sein. Gute Leiter werden durch den einschlagenden Blitz je nach ihrer Dicke glühend oder geschmolzen, schlechte werden zertrümmert, brennbare Gegenstände werden entzündet; doch kommt es auch vor, daß keine Entzündung stattfindet, ein Fall, den man einen kalten Schlag nennt. Die mechanischen Wirkungen des Blitzes sind sehr heftig: er zertrümmert die Möbel [* 32] eines Zimmers, reißt Metallstücke heraus und schleudert sie fort;
er zerspaltet und zersplittert die stärksten Bäume und erzeugt vom Gipfel bis zum Boden eine mehrere Zentimeter breite und tiefe Furche, die endlich zu einem Loch in der Erde führt, durch welches die Elektrizität sich im Boden verbreitet.
Die gewöhnliche Wirkung des Blitzes auf Bäume besteht darin, daß eine streifenartige Entrindung und schmale, rinnenartige Ausfurchung des Holzkörpers in der Mitte des Streifens, in schraubenförmigen Windungen um den Stamm herum, stattfindet. Die Furche im Splint bezeichnet aller Wahrscheinlichkeit nach die eigentliche Bahn des Blitzes, während die Kraft [* 33] des auf seiner Bahn durch das feuchte Gewebe [* 34] des jungen Holzes erzeugten Dampfes die Rinde in etwas größerer Breite [* 35] absprengt. Metall erhitzt sich durch den Blitzschlag, schmilzt und verflüchtigt sich sogar; Gestein wird verglast, wie die Felsen auf hohen Gebirgen häufig zeigen; auch die Blitzröhren oder Fulguriten sind derartige Schmelzungsprodukte. In den sandigen Ebenen von Westfalen, [* 36] Schlesien, [* 37] ¶