Jingzhe ist hier, lass uns dir die Geheimnisse von Donner und Blitz zeigen~

Es gibt ein Volkssprichwort:

Wenn das Jingzhe-Fest kommt, weckt der Donner die Winterschlaf haltenden Insekten.

Nach dem Jingzhe-Sonnensemester beginnen die Menschen im ganzen Land allmählich, sich mit dem Pflügen und Pflanzen im Frühjahr zu beschäftigen. Zu dieser Zeit steigen die Temperaturen langsam an und in den Wolken braut sich Frühlingsgewitter zusammen.

Jingzhe ist der dritte Solarterm unter den 24 Solartermen. „Qingzhe“ tritt jedes Jahr am 5. oder 6. März auf, wenn die Sonne den 345. Längengrad der Ekliptik erreicht. Zu dieser Zeit beginnt es wärmer zu werden, der Frühlingsdonner ertönt und weckt die Insekten, die unter der Erde Winterschlaf halten. „Zhe“ bedeutet verstecken. Tiere verstecken sich im Winter im Boden und essen und trinken nicht, was als „Winterschlaf“ bezeichnet wird. „Qingzhe“ ist der Tag, an dem Gott die Winterschlaf haltenden Tiere mit Donner weckt.

In dieser Ausgabe sprechen wir hauptsächlich darüber, wie Blitze entstehen und wie man Blitzen im Sommer vorbeugen kann~

Wie entsteht ein Blitz?

Voraussetzung für die Entstehung eines Blitzes ist, dass es zu einem Blitzeinschlag kommt und sich in der Gewitterwolke eine Polarität ausbildet. Wissenschaftler haben zahlreiche Beobachtungen und Experimente zum Auflademechanismus von Gewitterwolken und zur regelmäßigen Verteilung elektrischer Ladungen durchgeführt, viele Daten gesammelt und verschiedene Erklärungen vorgelegt, doch einige Argumente sind noch immer umstritten.

TEIL.01

Die „Ionenfluss“-Hypothese des Anfangsstadiums konvektiver Wolken

In der Atmosphäre gibt es eine große Anzahl positiver und negativer Ionen. Bei Regentropfen in Wolken ist die Ladungsverteilung ungleichmäßig. Die äußersten Moleküle sind negativ geladen, die inneren positiv. Die Potentialdifferenz zwischen der inneren und der äußeren Schicht ist etwa 0,25 V höher. Um diesen Potenzialunterschied auszugleichen, müssen Wassertropfen bevorzugt negative Ionen in der Atmosphäre absorbieren, was nach und nach dazu führt, dass sich die Wassertropfen negativ aufladen. Wenn sich Konvektion zu entwickeln beginnt, werden die leichteren positiven Ionen durch die aufsteigenden Luftströmungen allmählich in den oberen Teil der Wolke getragen. während die negativ geladenen Wolkentröpfchen aufgrund ihres höheren Gewichts im unteren Bereich verbleiben und so zur Trennung der positiven und negativen Ladungen führen.

TEIL.02

Ladungsakkumulation in kalten Wolken

Wenn die Konvektion ein bestimmtes Stadium erreicht und der Wolkenkörper auf eine Höhe über die 0 °C-Schicht steigt, erscheinen in der Wolke unterkühlte Wassertropfen, Graupel und Eiskristalle. Diese Art von Wolke, die aus kondensiertem Wasserdampf in verschiedenen Phasen besteht und eine Temperatur unter 0 °C hat, wird als kalte Wolke bezeichnet. Die Ladungsbildungs- und Akkumulationsprozesse kalter Wolken laufen wie folgt ab:

① Unterkühlte Wassertropfen kollidieren mit Hagelkörnern und gefrieren, wodurch Strom erzeugt wird.

②Elektrifizierung durch Reibung und Kollision zwischen Eiskristallen und Graupel;

3. Wassertropfen laden sich auf, weil sie verdünntes Salz enthalten.

Zusätzlich zu dem oben erwähnten Elektrifizierungsmechanismus kalter Wolken haben einige Leute vorgeschlagen, dass der Elektrifizierungsmechanismus durch den verdünnten Salzgehalt in Wassertröpfchen in der Atmosphäre verursacht wird. Wenn Wolkentröpfchen gefrieren, kann das Kristallgitter des Eises negative Chloridionen aufnehmen, stößt jedoch positive Natriumionen ab. Daher hat der gefrorene Teil des Wassertropfens eine negative Ladung, während der nicht gefrorene Teil eine positive Ladung hat (der Wassertropfen gefriert von innen nach außen). Da der Graupel durch das Gefrieren von Wassertropfen entsteht, schüttelt er während des Fallvorgangs das noch nicht gefrorene Wasser an der Oberfläche ab und bildet so viele kleine Wolkentröpfchen mit positiver Ladung, während der gefrorene Kernteil negativ geladen ist. Aufgrund der Sortierwirkung der Schwerkraft und des Luftstroms werden positiv geladene Wassertropfen in den oberen Teil der Wolke getragen, während negativ geladene Hagelpartikel im mittleren und unteren Teil der Wolke verbleiben.

TEIL.03

Ladungsakkumulation in warmen Wolken

Zahlreiche Beobachtungsdaten zeigen, dass sich Wolken nur dann zu Gewitterwolken entwickeln, wenn die Wolkenoberseite eine faserige, filamentartige Struktur aufweist. Flugzeugbeobachtungen haben ergeben, dass sich in Gewitterwolken eine große Anzahl von Wolkenpartikeln befindet, hauptsächlich Eis, Schneekristalle und Graupel. Darüber hinaus muss die Ansammlung großer Mengen elektrischer Ladung, nämlich der Aufladungsmechanismus von Gewitterwolken, auf Kollision, Gefrieren und Reibung beim Graupelwachstum beruhen, damit es zu einer solchen Ansammlung kommt.

Je nach Form des Blitzes werden verschiedene Typen unterschieden, beispielsweise Astblitze, Bandblitze und Wolkenblitze. Unter Wolkenblitzen versteht man Blitze, die nicht auf den Boden fallen, sondern sich zwischen den Wolken bewegen. Manchmal sehen wir zum Beispiel bei klarem Himmel plötzlich in der Ferne einen Blitz. Die Leute nennen es oft „einen Blitz aus heiterem Himmel“. Dies liegt daran, dass die in der Ferne erzeugten Blitze Dutzende von Kilometern zwischen den Wolken zurücklegen und so dieses großartige Phänomen erzeugen.

Zusätzlich zum gewöhnlichen Blitz gibt es auf der Welt ein spektakuläreres Entladungsphänomen, nämlich den Superblitz. Als Superblitze werden seltene Blitze bezeichnet, die mehr als hundertmal stärker sind als gewöhnliche Blitze.

Gewöhnliche Blitze erzeugen etwa eine Milliarde Watt Strom, während Superblitze mindestens 100 Milliarden Watt erzeugen und sogar Billionen bis Zehnbillionen Watt erreichen können. Blitze sind für den Menschen ein furchterregendes Naturphänomen. Gewitter können elektronische Geräte beschädigen und direkte Blitzeinschläge sind sogar noch verheerender. Das heißt aber nicht, dass Blitze nutzlos sind.

Blitze erzeugen viele negative Sauerstoffionen, daher ist die Luft nach einem Gewitter besonders frisch. Blitze verursachen außerdem eine chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Stickstoff in der Luft, bei der Stickstoffdioxid entsteht, das mit dem Regenwasser in die Erde gelangt und Stickstoffdünger bildet, wodurch der Boden fruchtbarer wird. Eine aktuelle Studie dreier Wissenschaftler der Yale University und der University of Leeds hat gezeigt, dass Blitze auch mit der Entstehung des Lebens in Zusammenhang stehen könnten.