Warum fungiert die Erde bei einem Blitzeinschlag als Minus Pol?
Bei einer Batterie brauch man einen geschlossenen Stromkreis. Wie kann die Erde unverbunden mit dem Himmel als Minuspol fungieren?
10 Antworten
das ist bei leibe nicht immer so, wie du hier annimmst. es gibt auch blitze, bei denen der strom in die andere richtiung fließt. d.h. die erde lädt sich postiv auf.
das hängt in erster linie damit zusammen wie sich das ganze auflädt...
lg, anna
Kommt drauf an was man zugrunde legt, die technische oder die physikalische Stromrichtung.
tatsächlich gibt es aber auch positive UND negative blitze...
Es fließen jedoch Elektronen und keine Protonen. Protonen und Neutronen bilden den Atomkern. Das es Atomkerne bei einem Blitz zerreißt und selbst Wasserstoff aufgespalten wird ist mir neu.
Entweder kommt der Blitz aus dem Boden, oder schlägt dort ein.
wir reden jetzt hier nicht von der frage ob teschnische, physikalische oder philosophische stromrichtiung und auch nicht davon, ob der blitz aus dem boden kommt, von oben einschlägt... auch wenn das duchaus mit der polairät eines blitzes zusammen hängt bzw. zusammen hängen kann.
es gibt blitze in beide richtungen, auch was den stromfluss betrifft.
https://new.siemens.com/de/de/produkte/services/blids.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Blitz
lg, anna
Ob die Erde beim Blitzschlag als positiver oder negativer Pol fungiert, ist zunächst eine Frage der Polarität des Erdblitzes. Die meisten Gewitterblitze bilden sich zwischen Wolkenschichten. Daneben beobachten wir auch Erdblitze, d.h. Funkenentladungen zwischen Wolke und Erde. Hier ist die Wolke in der Regel negativ geladen. Sog. Positivblitze dagegen sind selten und besonders heftig.
Beim gewöhnlichen Gewitterblitz, also dem Negativblitz, breitet sich unter der negativen Ladung der Wolke am Erdboden eine positive Ladung aus durch Influenz (Siehe Wiki "Influenz"). Die beiden Ladungen bilden einen Kondensator (Siehe Wiki "elektrischer Kondensator"), wie wir ihn aus vielen Elektrogeräten des Alltags kennen.
Beim Kondensator werden entgegengesetzte Ladungen aufgebaut und meistens in Sekundenbruchteilen abgebaut, d.h. der Kondensator wird entladen, manchmal über einen Funkenblitz. Hier handelt es sich nicht um einen Stromkreis mit kontinuierlichem Stromfluss, sondern um statische Aufladungen und Entladungen. Im Gegensatz zum alltäglichen Stromkreis bildet sich bei der statischen Aufladung auf einer Seite eine deutliche Verdichtung von Ladungsträgern (Elektronen) und auf der Gegenseite eine entsprechende Ausdünnung von Ladungsträgern: Überfluss und Mangel drängen zum Ausgleich.
Bei der Entladung des Kondensators bildet sich kein geschlossener Stromkreis, insofern der Kondensator für Gleichstrom undurchlässig ist.
Alles klar soweit, oder noch Fragen dazu?
Die Kombination aus Wolken und Erde ist bei Gewitter die Batterie. Es ist kein guter Leiter dazwischen (außer Benjamin Franklin lässt einen Drachen steigen), aber bei hinreichend hoher Potentialdifferenz gibt es Überschläge auch durch die Luft.
Könnte man einen Blitzeinschlag in den Körper bei genügend hohem Widerstand überleben? Wie sähe dieser Widerstand aus?
wenn man sich die Isolatoren bei Faraday-Käfig-Versuchsanlagen ansieht, bekommt man einen Begriff von den nötigen Widerständen. Faraday-Käfig ist auch das, was am besten schützt, nicht durch Widerstand, sondern durch Ableitung.
Für einen einmaligen Stromimpuls braucht man keinen geschlossenen Stromkreis sondern nur einen Ladungsunterschied zwischen zwei Potentialen.
Der Regen unter der Gewitterwolke transportiert freie Elektronen auf die Erdoberfläche.
Im Plasmakanal eines Blitzes fließen diese dann wieder zurück.
Stromkreise sind nur eine Hilfsvorstellung, um die Maxwell‘schen Gleichungen in der Technik handhabbar zu machen. Was bei einem Gewitter geschieht, kann man besser mit Ladungen und Feldern beschreiben.
Trotzdem will ich mal einen Versuch mit einem Stromkreismodell machen. Die aufsteigende Luft entreißt den Atomen in der zurückbleibenden und fallenden Luft die leichten Elektronen. Zurück bleiben positiv geladene Ionen.
Als Ersatzschaltbild würde ich einen Kondensator verwenden mit den Wolken als negative und der Erde als positive Elektrode.
Wenn das elektrische Feld zu groß wird, bildet sich zwischen der Wolke und der Erde ein Plasmakanal aus vollkommen ionisierter Luft mit metallischer Leitfähigkeit. Im Ersatzschaltbild wäre der ein Draht, der den Kondensator kurzschließt. Kondensator und Draht bilden dann den geschlossenen Stromkreis.
Nach Maxwell muss jetzt die im Kondensator gespeicherte Energie verstrahlt und verheizt werden. Das geschieht auch: Man sieht einen hellen Lichtblitz und wegen der starken Erwärmung dehnt sich die umgebende Luft schlagartig aus, so dass es einen Knall gibt.
Wenn die Erde sich positiv auflädt kommt der Blitz von oben. Du verwechselst gerade etwas.