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Gewitter .doc

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Natural Science
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Physics
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University, School
Gymnasium Brake
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Physics

Physik Übungsfragen
1. Erläutern Sie Arbeit und Leistung und geben Sie entsprechende Formeln an. Wie lautet der Energieerhaltungss­atz in seiner allgemeinsten Form? Arbeit: Konstante Kraft F = |F| Die Arbeit W is


Physikalisches Pendel Versuch
Physikalisches Pendel Bestimmung von Massenträgheitsmom­enten 20. November 2008 WS08/09 Inhalt 1 Theorie. 1 1.1 Aufgabenbeschreibu­ng des Laborversuches. 1 1.2 Theorie. 1 1.2.


Die Schwarzwaldbahn
Schwarzwaldbahn Der Verlauf der Schwarzwaldbahn: Die Schwarzwaldbahn nimmt ihren Anfang in Offenburg. Von dort bis Hausach, folgt die Schwarzwaldbahn dem Fluss Kinzig. Anschließend läuft sie b

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Gewitter

Was ist ein Gewitter und wie entstehen sie?

Gewitter bilden sich, wenn warme, feuchte Luftmassen zusammenströmen und aufsteigen.Kondensiert der Wasserdampf in der Luft, so entwickelt sich zunächst eine Haufenwolke (Cumulus = Haufen). Wenn die schwüle Luft dann weiter nach oben strömt entsteht ein Cumulonimbus, also ein Gewitter. Auf dieser Wolke bilden sich winzige Eiskristalle und befinden sich je nach geographischer Breite zwischen 12 und 18km Höhe.

In der Gewitterwolke treten verschiedene Ladungen auf, die Eiskristalle sind positiv und die Wassertropfen negativ geladen. Dieses elektrische Feld wächst so lange, bis die Spannung mehrere hundert Millionen Volt beträgt. Bei einer Feldstärke von ungefähr 170.000 Volt pro Meter kommt es zu einem Kurzschluss, dem Blitz.

Dieser führt zu einem Ladungsausgleich, wobei sich die Luft im Blitzkanal schlagartig auf rund 30.000°C erhitzt. Die dadurch erzeugte Stoßwelle breitet sich mit einer Schallgeschwindigkeit von 330m/s aus und ist dann als Donner hörbar.

Zwischen der Erdoberfläche und der Elektrosphäre existiert ein elektrisches Feld mit einer Potentialdifferenz von ca. 300.000V. Der Erdboden bildet dabei den negativen Pol.

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Wie kann die Entfernung eines Gewitters berechnet werden?

Die Anzahl der Sekunden zwischen gesehenem Blitz und gehörtem Donner multipliziert man mit der Schallgeschwindigkeit (300 m/s). Damit erhält man die geschätzte Distanz zum Gewitterzentrum.

Die Temperatur ist ein wesentlicher Faktor für die Bildung von Gewittern. Ausschlaggebend ist jedoch nicht die absolute Temperatur am Boden sondern der Temperaturunterschied zwischen den unteren und oberen Luftschichten in 5-8km Höhe.

Wenn die Temperatur mit zunehmender Höhe mehr als 0,6°C pro 100Meter abnimmt sind Gewitter möglich. Sommergewitter sind wahrscheinlicher, weil die Temperatur in 5km Höhe dann bei ca. -15°C liegt und die Bodentemperatur bei 15°-20°C. Durch den selbstständigen Aufstieg der Luftmassen bilden sich Quellwolken, die sich schließlich zu Gewitterwolken entwickeln.

Im Winter hingegen müsste die Temperatur in 5km Höhe bei -40°C liegen, damit es zum Gewitter kommt. Da dies eher selten ist, kommt es recht selten zu Gewittern.

Gewitterarten

Luftmassengewitter: Durch starke Sonneneinstrahlung wird im Sommer die bodennahe, feuchte Luft erhitzt und steigt in kältere Höhen auf, dies ruft Wärmegewitter hervor. Durch die Temperaturverteilung entstehen sie am Nachmittag häufig auf dem Land und nachts über dem Meer.

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Orographische Gewitter: Orographische Gewitter entstehen, wenn Luft anstatt auf eine andere Luftmasse auf ein Hindernis wie eine hohe Bergkette aufgleitet. Die feuchten Luftströme werden durch das Gelände zum Aufsteigen gezwungen.

Jahreszeitliche und räumliche Verteilung von Gewittern

Die jahreszeitliche Verteilung umfasst sieben abgrenzbare Phasen.

-Januar bis Anfang März: Wintergewitter, vor allem über der Nordsee und den Inseln im Mittelmeer

-Ende März bis April: Rückseitengewitter, Gewitterschauer, sekundäre Kaltfronten über West- und Mitteleuropa

-Mai bis Mitte Juni: Monate mit häufig sehr heftigen Gewittern über dem gesamten West - und Mitteleuropa. Die Luft ist in der Höhe noch sehr kalt und am Boden warm.

-Ende Juni bis Mitte August: Zahlreiche Konvektionsgewitter über den Gebirgsmassiven und den Gebieten mit Kontinentalklima. Gewitteraktive, stark elektrisch geladene Fronten für Wärmegewitter durchziehen ganz Europa. Nur die Mittelmeerküste bleibt mehr oder weniger geschützt

-Zweite Augusthälfte: Zahlreiche heftige Gewitter. Sehr aktive Fronten, insbesondere über den Alpen, den Apenninen, dem Zentralmassiv und den Pyrenäen

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Starke Gewitter auch über Spanien und vor allem über Italien -November bis Dezember: Gewitterhäufung über dem Mittelmeerraum. Insgesamt lässt sich eine Verlagerung der Gewitter von Nordwesteuropa im Frühjahr nach Südosteuropa im Herbst erkennen. Korsika wird das ganze Jahr von Gewittern heimgesucht.

Kugelblitze

Kugelblitze werden als leuchtende Kugel wahrgenommen und haben in der Regel einen Radius von 5-30cm. Die Kugel bewegt sich meistens langsam auf dem Erdboden und löst sich wenig später ohne erkennbaren Grund auf.

Dies kann nur einige Sekunden aber auch mehrere Minuten dauern. Sie können sich teilweise mit einer Explosion und einem lauten Knall entladen. Zwei neuseeländische Wissenschaftler (John Abrahamson und James Dinniss) glauben eine Erklärung für dieses Phänomen gefunden zu haben: Wenn ein Blitz in den Erdboden einschlägt bilden sich aus Kohlenstoff und Sand viele und nur wenige Millionstel Millimeter große silliziumhaltige Partikel, diese bilden Ketten und schweben in der Luft.

Durch den Sauerstoff aus der Luft fangen diese Teilchen an zu brennen, dadurch nimmt die Temperatur zu, der Kugelblitz fängt also an zu leuchten. Wenn er zu heiß wird kommt es zur explosionsartigen Verbrennung. In der Regel richten diese Kugelblitze keinen Schaden an. Jedoch gibt es weiterhin keiner Erklärung für die Entstehung der Kugelblitze wenn es gleichzeitug kein Gewitter gibt.

 


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