Donner – das große Getöse der Atmosphäre!
Ob als dumpfes Grollen oder als heller Peitschenhieb. Die akustische Begleiterscheinung eines Blitzes ist schon so oder so beeindruckend. Nicht umsonst ranken sich zahlreiche Mythen um dieses Geräusch.
Bei unseren Vorfahren, den Germanen, war es vor allem Thor, der Donnergott, der eben für dieses Phänomen verantwortlich gemacht wurde. Mit seinem berühmten Hammer Mjölnir, den er zur Blitzerzeugung vom Himmel auf die Erde herabschleuderte, sorgte er beispielsweise für Donnergrollen, wenn er mit seinem von Ziegenböcken gezogenen Wagen herumfuhr. Dabei ist anzumerken, dass Thor eigentlich auch als freundlicher Gott wahrgenommen wurde, was der leidenschaftliche, von Gewittern begeisterte Meteorologe natürlich sofort nachvollziehen kann. Ansonsten gibt es aber auch in zahlreichen anderen Religionen bzw. bei den unterschiedlichen Urvölkern ähnlich geartete Mythen zur Herkunft des Donners, die allesamt recht interessant sind, aber natürlich den physikalischen Kern des Phänomens nicht unbedingt ganz korrekt wiedergeben.
Donnerentstehung
Donner entsteht im Zusammenhang mit einer atmosphärischen elektrischen Entladung, gemeinhin auch als Blitz bekannt. Durch den hohen Stromfluss im Blitzkanal wird die Luft plötzlich und stark erhitzt, in wenigen Millisekunden auf bis zu 30.000 Kelvin (zum Vergleich: Die Sonnenoberfläche weist eine Temperatur von etwa 6375 Kelvin auf - wobei aber im Sonneninneren etwa Temperaturen von bis zu 15 Millionen Kelvin herrschen). Durch die plötzliche Erhitzung der Luft kommt es nun zu einer explosionsartigen Ausdehnung dieser und zu einem starken Druckanstieg. Das bewirkt wiederum eine Aussendung einer Schockwelle, die in weiterer Entfernung zum Blitz zu einer gewöhnlichen Schallwelle wird. Und dieses ist dann der Donner.
Science break.
— Firecaptain and Jack (@Firecaptain16) March 20, 2023
When Thunder Roars, Go Indoors!
A typical lightning flash is about 300 million Volts and about 30,000 Amps. In comparison, household current is 120 Volts and 15 Amps.
Lightning is responsible for 26 deaths per year in the United States. pic.twitter.com/0cLKA6DnuS
Sicherlich könnte man jetzt erst einmal erwähnen, dass sich der Schall in der Luft unter normalen Verhältnissen mit etwa 340 m/s ausbreitet, das Licht dagegen mit Lichtgeschwindigkeit, die in bodennaher Luft um die 299.710.000 m/s beträgt, und man damit aus dem Drittel der zeitlichen Differenz zwischen Sichtung des Blitzes und dem Hören des Donners in Sekunden etwa die Entfernung des Blitzes zum eigenen Standort in Kilometern bestimmen kann. Aber das soll hier nicht erwähnt werden, da dies fast in jedem Artikel über Blitz und Donner vorkommt ;)
Vielmehr soll hier kurz noch etwas über die verschiedenen Arten des Donners zum Besten gegeben werden. Aber nur nachdem noch einmal der Leitspruch zum richtigen Verhalten bei Gewittern wiederholt wird, dass man selbst bei entferntem Donnergrollen, am besten sofort ins Haus gehen sollte, was dann hiermit getätigt wurde.
Die verschiedenen Donnergeräusche
Prinzipiell gilt, dass die Intensität des Donners abhängig von der Stärke des Ladungsstroms und der Entfernung zum Blitz abhängt, wobei die Intensität mit höherem Ladungsstrom größer ist und mit zunehmender Entfernung zum Blitz abnimmt.
In unmittelbarer Nähe des Blitzes macht sich die Schockwelle zunächst als scharfer Knall (auch oft als Donnerschlag) bemerkbar. Das Geräusch der stärksten Blitzschläge entspricht regelrecht Kanonendonner oder dem Knall einer Explosion, bzw. Detonation. Dazu kann vor dem Donnerschlag bei einem nahen Blitzeinschlag ein Zischen oder können kleine Klickgeräusche auftreten, wobei im Zusammenhang mit einem trockenen Gewitter, mit Erdblitzen mittlerer Stärke zudem eine folgende regelrechte Erschütterung möglich ist. Bei einem schwachen Strom tritt in Blitznähe eher ein Peitschenknall auf.
Wenn das Gewitter etwas weiter entfernt ist, dann entsteht aufgrund der unterschiedlichen Laufzeit der Schallwellen von unterschiedlichen Abschnitten des Blitzkanals und aufgrund von Reflexionen an Wolken, Temperaturinversionen und der Erdoberfläche in einiger Entfernung das dumpfere Donnergrollen. Dies ist auch meist bei Wolkenblitzen der Fall. Bei Wolkenblitzen in der Nähe wird das tiefe Rollen dagegen metallischer.
Wenn starker Regen auftritt, die Wolkenbasis tief lieg und evtl. auch sogar Nebel in der Gewitterumgebung vorherrscht, dann ist der Donner allgemein gedämpfter und auch nicht so weit entfernt hörbar. Während bei klarem Himmel der Donner über eine Entfernung von teils mehr als 25 km hörbar ist, ist bei den genannten Limitierungen (Regen, tiefe Wolkenbasis) bei meist knapp 10 km Schluss.
Apropos Schluss. Das soll jetzt auch für diesen Artikel über die kleine Donnerakustik gelten. In diesem Sinne machen Sie es gut und achten Sie mal beim nächsten Donnerwetter auf die Geräuschunterschiede.