Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

elektrostatischen Ladung.
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    Wenn Sie einen Kunststoffgegenstand an Ihren Haaren reiben, nimmt er Elektronen auf, jene negativ geladenen winzigen Teilchen, die sich um die Atomkerne bewegen. Der Kunststoff bekommt dadurch eine negative Ladungund Ihr Haar eine positive. Dies ist eine direkte physikalische Auswirkung. Die Elektronen werden unmittelbar von Ihren Haaren abgerieben und von der Kunststoffoberfläche angezogen. Wenn Sie dann den Kunststoff in die Nähe von Papier halten, stößt die negative Ladung des Objekts die Elektronen von der Papieroberfläche ab. Dadurch bekommt sie eine positive Ladung. Somit haben Sie ein negativ geladenes Stück Kunststoff und ein positiv geladenes Papier. Positive und negative Ladungen ziehen sich an, so dass das Papier angehoben wird. Das funktioniert mit Papier in jeder Größe, aber die Kraft ist nicht sonderlich groß, deshalb muss das Papierstückchen eher klein sein.
    27. Verzweigter nächtlicher Blitz von der Wolke zur Erde (in den USA).
    Statische Aufladung wird häufig durch Reiben von Gegenständen erzeugt. Auf diese Weise produzierte Elektrizität wird nach dem griechischen Wort für reiben (tribos) auch als Triboelektrizität bezeichnet. Der Van-de-Graaff-Generator, das bekannteste Gerät zur Erzeugung statischer Elektrizität, arbeitet damit. Ein Band reibt auf Rollen und bewirkt eine statische Aufladung, die sich an einer Metallkuppel aufbaut. Diese Generatoren können Millionen von Volt erzeugen, doch für die hohen Spannungen bei Darbietungen mit »künstlichen Blitzen« werden häufiger Teslaspulen eingesetzt. Das sind spezielle Transformatoren, die die Spannung sehr stark erhöhen können.

Blitze erzeugen
    Man ist sich, wie gesagt, nicht hundertprozentig sicher, warum Blitze entstehen, doch anscheinend sind sie der Bewegung von Wassertropfen und Eiskristallen in der Luft zuzuschreiben, die eine elektrische Ladung bewirkt, wahrscheinlich durch Reibung – winzige triboelektrische Ladungen, die sich aber aufgrund so vieler Tropfen beträchtlich summieren –, oder aber der Interaktion zwischen dem natürlichen elektrischen Feld der Erde und sich bewegenden Tröpfchen. Die schiere Größe einer Gewitterwolke lässt eine Akkumulierung der winzigen Ladungen an allen Tropfen zu, die zu außerordentlicher Größe anwachsen kann.
    Diese starke negative Ladung in der Wolke hat dieselbe Auswirkung wie der Kunststoff auf das Papier, das Sie mit statischer Elektrizität anheben. Die stark negativ geladene Wolke führt zu einer positiven Ladung entweder in einer nahegelegenen Wolke oder in der Erde. (Blitze können von Wolke zu Wolke oder zwischen der Wolke und dem Boden verlaufen.) Die negative Ladung in der Wolke stößt Elektronen in der anderen Wolke oder auf der Erde ab, so dass die nächstgelegene Oberfläche eine positive Ladung bekommt. Dann geschieht das Merkwürdigste, was es zu Blitzen zu sagen gibt.
    Zwischen der negativ geladenen Gewitterwolke und der positiven Ladung, die sie ausgelöst hat, verläuft eine relativ schwache elektrische Entladung – nehmen wir an, von der Wolke zur Erde. Diese Entladung ionisiert die Luft. Ionisieren bedeutet, dass Atomen die Elektronen genommen werden, was dazu führt, dass die Atome der Luft eine Ladung bekommen und leitfähiger werden. Dieser erste Einschlag, als Leitblitz bezeichnet, hat den Weg bereitet. Nun erfolgt der Hauptblitz, jene Entladung, die wir sehen können. Aber sie verläuft in umgekehrter Richtung – wenn der Blitz auf der Erde einschlägt, geht die Hauptentladung vom Boden zur Wolke, genau umgekehrt wie man erwartet.

Elektrizität in Bewegung
    Sobald eine Ladung fließt, sind wir von statischer zu fließender Elektrizität übergegangen – die Elektrizität bewegt sich. An dieser Stelle kommen jene Grundbegriffe zur Elektrizität zum Tragen, die Sie wahrscheinlich in der Schule gelernt (und wieder vergessen) haben. Spannung ist das elektrische Äquivalent für Kraft. Sie ist die Menge an »Druck« auf die Elektronen, die winzigen Partikel, die Atome umgeben und Träger der Elektrizität sind. Wenn die Elektronen zu fließen beginnen, wird die Stärke fließenden Stroms in Ampere gemessen. Die Begriffe zur Elektrizität sind uns so vertraut, dass wir häufig gar nicht merken, dass Wörter wie »Strom« und »fließen« direkt von Wassersystemen übernommen wurden. Doch Elektrizität ist ein wenig anders als Wasser. (Glücklicherweise ist das so, andernfalls müssten wir die Steckdosen