Wie entstehen die blauen Blitze an der S-Bahn-Oberleitung?
Bei uns hat es ein paar Minusgrade. Meine Kinder waren ganz hin und weg von dem Geknister an der Oberleitung und wollten natürlich genau wissen, wie das entsteht. Ich habe keine Ahnung..
1 Antwort
Wenn der Kontakt zwischen Oberleitung und Stromabnehmer abreisst, ist die anliegende Strom-Spannung dennoch hochgenug, damit der Strom über die Luft zwischen den Metallen fließen kann. Dabei regen die Elektronen des Stroms die Elektronen der Moleküle der Luft so stark zum Schwingen an, dass diese Licht aussenden. Je höher die Frequenz (je höher die Spannung), desto blauer des Licht (bei einem normalen Blitz wird es schneeweiss). Hören kann man den Vorgang auch, die angeregten Moleküle schwingen auch insgesamt und stossen ihre Nachbarn an, aber mit viel weniger Energie. Diese Verdrängung macht sich durch Knistern und Knallen bemerkbar, je weiter man von der Quelle entfernt ist, desto tiefer der Ton. Ein Bild: Ein dicker Bucker knallt in einen Haufen kleiner Murmeln, die "Murmeln" werden von unseren Augen (das Licht) und Ohren (der Schall) eingefangen. In der dunkleren, kalten Jahreszeit bemerkt man den Vorgang eher, passiert im Sommer aber genauso.
Bei einer kindgerechten Darstellung geht es um Bilder, die leicht zu transportieren sind. Selbstverständlich hätte ich von atomaren Phasengrenzflächeneffekten, Brown´scher Molekularbewegung, Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit unterschiedlicher Medien und schalenübergangsbedingter Emisson hochenergetischer elektromagnetischer Wellen dozieren können, aber wer will so etwas lesen?!? Und seit wann ist das dipolare Molekül Wasser ein Isolator? Leitet es Strom doch rund 50.000 mal besser, als Luft. Ich würde auch niemandem raten destilliertes Wasser, also reines Wasser, in eine Steckdose zu spritzen oder damit eine Badewanne zu füllen, um sich dort fönen zu können.
Korrektur von ein paar Ungenauigkeiten: es heißt nicht Strom-Spannung, sondern "elektrische Spannung". Die Länge eines möglichen Funkens in der Luft hängt von der vorhandenen Spannung ab. Die Farbe des Funkens hängt von der Temperatur im Funken ab, und diese wiederum hängt von den Temperaturverlusten ab, die sich aus der Dauer der Entladung, der Größe des Stromes und damit der Breite des Funkenkanals ergeben. Die Farbe des Blitzes ist ursprünglich schon weit im Blauen, wird aber bei Gewittern durch die Wolken gefiltert und kann deshalb auch bis ins rötliche gehen. - Die Hauptsache wurde vergessen: die Funken bei der Bahn entstehen viel stärker im Winter, weil die Leitung durch eine Reifschicht bedeckt ist. Reines Wasser, das aus der Luft niedergeschlagen wurde, ist ein Isolator, deshalb wird der Stromfluß zur Lokomotive unterbrochen und es entstehen Funkenentladungen. Im Sommer ist Reif eher selten auch bei Nacht. Übrigens färben sich die Funken bei der Bahn oft grün, weil etwas Kupfer aus der Oberleitung verdampft, und Kupfergase in der Flamme grün leuchten. So entsteht auch beim Feuerwerk die grüne Farbe.