Schlagwort: Schallwelle

Mit meinem heutigen Beitrag möchte ich mich an der Blogparade „Die Natur und meine Sinne“ von Kathi beteiligen. Kathi Keinstein beschäftigt sich in ihrem Blog Keinsteins Kiste mit spannenden Experimenten, mit denen wir unsere Welt ein wenig mehr verstehen lernen. Da beteilige ich mich natürlich sehr gerne, denn Kathis und meine Interessen passen so gut zusammen!

Für diese Blogparade habe ich mich entschieden, Dir von meinen diesjährigen Gewitter-Forschungen zu berichten, die ich in diesem Sommer mit meinen Nachwuchsforschern daheim erleben durfte. Hier kannst Du sämtliche Sinne nutzen, wenn Du die ruhige bis wilde Natur beobachtest.
Bei der Entstehung von Gewittern, spielt das Wasser, das sich auf der Erde bewegt eine entscheidende Rolle. Deshalb möchte ich Dir zunächst eine Idee zeigen, wie Du daheim den Weg der Wasserteilchen auf der Erde genau aufzeigen kannst:

Der Wasserkreislauf
Wir brauchen: verschließbare & durchsichtige Plastiktüte; Edding, Tesafilm, Wasser, etwas blaue Farbe

Was zu tun ist: Du bemalst eine Plastiktüte mit Sonne & Wolken am Himmel, bzw. einer Wasserquelle z.B. einem Fluss am Boden. Dann wird Wasser bläulich gefärbt & in die Tüte gegeben. Diese wird verschlossen & anschließend ans Fenster geklebt – möglichst an eines, auf das die Sonne gut scheinen kann.

Was passiert: Das Wasser bildet nach einiger Zeit kleine Wassertröpfchen an der Innenseite der Tüte. Wartest Du weiter, läuft das Wasser in Form kleiner Tropfen zum Boden zurück.

Warum das so ist: Wasser kann in unterschiedlichen Formen vorkommen: fest, flüssig oder gasförmig. Festes Wasser kennen wir aus dem Winter in Form von Schnee & Eis. Flüssiges Wasser kennen wir wohl am besten. Als Regen, Flusswasser, Seewasser, Wasserpfütze, Trinkwasser, etc. begegnet es uns in unserem Alltag regelmäßig & häufig.
Wasser kann aber auch fliegen; dann kommt es als Gas vor. Gasförmiges Wasser löst sich – abhängig von der Temperatur – in der Luft. Da in diesem Zustand nur wenige Wasserteilchen auf einer bestimmten Fläche zu finden sind, ist es leicht & steigt auf – man sagt, dass es eine geringe Dichte hat. Am Himmel kondensiert Wasser dann in den Wolken. Von dort regnet, schneit oder hagelt es wieder auf den Boden zurück.
All das kannst Du auch in unserem kleinen Wasserkreislauf-Tütchen erkennen.

Die Ruhe vor dem Sturm
Zurück zur Natur & unseren Sinnen.
In den letzten Wochen habe ich einen wundervollen Sommer genießen können. Warum war er dieses Mal so besonders, fragst Du Dich? Weil der Sommer schön warm war, viel Sonnenschein gebracht hat, aber auch ganz viel „Wetter“ im Gepäck hatte. Das war bedeutend anders, als in den vergangenen Jahren.
Gemeinsam mit meinen neugierigen Forschern daheim habe ich viele Abende auf der Terrasse verbracht, um das Wettergeschehen mit allen Sinnen zu erforschen.

Hast Du auch schon mal mit all Deinen Sinnen das aufziehende Gewitter verfolgt? Ich kann es Dir nur wärmstens empfehlen.
Nach den wundervollen Sommertagen haben wir in den letzten Wochen häufig bemerkt, wenn ein Gewitter im Anmarsch war:
Hitze & Schwüle machten sich dann breit. Die Sonne hatte die Luft ordentlich erhitzt, & mit der steigenden Temperatur konnte sie immer mehr Wasserteilchen speichern; so viel, dass wir die Luftfeuchtigkeit teilweise schon als unangehm entfanden.
Wenn Du Dir Deinen eigenen Wasserkreislauf anschaust, siehst Du, wie sich die kleinen Wasserteilchen in der Tüte bewegen & bei Sonneneinstrahlung in Richtung Himmel bewegen.
In der Natur passiert das auch…nur eben größer & wir können es nicht so gut nachvollziehen.
Parallel zu Luftfeuchtigkeit & Hitze wurde es windig & zahllose Wolken kamen heran geflogen. Zunächst wurde es nur etwas diesig – es lag dann immer ein kleiner Schleier in der Luft -, danach wurde die Wolkendecke immer dicker, bis der Himmel schließlich mit einer sehr dunklen Wolkenschicht verdeckt war.

Bis hierhin haben wir immer schon mehrere Sinne genutzt: unsere Haut spürt die hohe Luftfeuchtigkeit, mit den Augen sehen wir die Sonne hinter den Wolken verschwinden & wir beobachten, wie sich die Pflanzen im Wind bewegen. Daneben hören wir mit unseren Ohren die schneller werdenden Luftteilchen; wir nennen das Wind.

Und dann, ganz plötzlich ist da scheinbar NICHTS mehr. Die vielgenannte „Ruhe vor dem Sturm“ ist da. Dieses Gefühl ist sehr irritierend aber auch spannend, denn jetzt weiß man, dass das Gewitter bald los geht.
Rund um die Gewitterzelle ist die Luftbewegung so, dass heiße Luft nach oben gesogen wird, wodurch am Boden Windstille herrscht. Es regnet auch noch nicht, da die warme Luft Wasserteilchen mit in die Höhe transportiert. Dort kondensiert das Wasser an den Wolken, bis es später dann wieder abregnet.

Das Besondere am Gewitter sind aber die Blitze & der Donner. Meist wurden Blitz & Donner von ordentlichen Regengüssen begleitet. Solange das Gewitter noch weit genug entfernt war, haben wir die kühlenden Wassertropfen auf unserer Haut gespührt & die Abkühlung richtig genossen.
Wir konnten so viele wundervolle Blitze beobachten, dass wir oft ewig lange gemeinsam unter dem Vordach auf der Terrasse saßen & in den Himmel gestarrt haben. Die Blitze haben richtige, helle Kunstwerke in den Himmel gezeichnet – wir waren jedes Mal so verzaubert.

Unter einem Blitz versteht man übrigens einen kurzzeitigen Lichtbogen, der durch elektrostatische Entladung zustande kommt, die von den in der Luft vorhandenen Wasserteilchen stammen.
Wandert der Blitz zu Boden, sorgt seine Energie für einen extremen Temperaturanstieg in seiner direkten Umgebung. Das wiederum führt dazu, dass sich dort die Luftteilchen schlagartig auszudehnen. Diese Ausdehnung erfolgt so schnell, dass es zum Durchbruch der Schallmauer kommt. Die durch die elektrostatische Entladung – den Blitz – erzeugte Druckwelle, breitet sich also mit Schallgeschwindigkeit aus & wird von Dir als Knall wahrgenommen: Du hörst Donner.

Doch warum siehst Du den Blitz zuerst & bis zum Donnergrollen dauert es ein wenig? Und warum hörst Du den Donner einmal lange nicht & dann irgendwann beinahe gleichzeitig mit dem Blitz?

Das Licht der Blitze bewegt sich viel schneller als der Schall.
Als groben Richtwert kann man sich merken, dass Licht sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 300.000 Kilometer pro Sekunde bewegt. Das ist so unvorstellbar schnell, dass der Lichtblitz fast unmittelbar von unseren Augen wahrgenommen wird. Du siehst das Licht also sofort, wenn der Blitz erscheint.

Die Geschwindigkeit des Schalls ist deutlich langsamer & zwar so langsam, dass es immer etwas dauert, bis das Geräusch vom Entstehungsort bis zu Deinem Ohr gelangt ist.
Durch Luft bewegt sich der Schall mit einer Geschwindigkeit von ca. 300 Metern pro Sekunde. Mit diesem Wissen kannst Du jetzt bestimmen, wie weit das Gewitter von Dir entfernt ist: Du zählst die Sekunden zwischen dem Lichtblitz am Himmel & dem Eintreffen des Donnergrollen an Deinen Ohren. Diese Zahl multiplizierst Du mit 300. Das Ergebnis sagt Dir, wie viele Meter von Dir entfernt der Blitz nieder gegangen ist.

Solange das Gewitter noch weiter entfernt ist, musst Du lange zählen, denn der Schall muss eine weite Entfernung reisen, bevor Du ihn wahrnehmen kannst. Bei 20 Sekunden Zeitabstand zwischen Blitz & Donner beträgt die Entfernung ca. 6 Kilometer. Zählst Du nur noch 3 Sekunden, ist das Gewitter nur noch ca. 1 Kilometer von Dir entfernt.

Wir haben zahllose Blitzentfernungen berechnet & gewartet, wann das Gewitter in unserer Nähe war. Mit all unseren Sinnen konnten wir das näher kommende Gewitter erforschen: der Wind wurde immer stärker & die Blitze kamen immer näher & die Donner wurden immer lauter. Meist wurde auch der Regen immer stärker. Beeindruckend.

Nun wünsche ich Dir viel Spaß bei Deinem nächsten Gewitter. Nutze all Deine Sinne & genieß das Wetterspektakel. Du wirst begeistert sein, was Du alles bei einem Gewitter empfinden wirst…!

Mit elektrischen Forschergrüßen.
Deine Andrea