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Wie entstehen Regen, Hagel und Schnee?

von Anna Schäfer und Sandra Müller

Ohne Wolken ist das Leben auf der Erde nicht vorstellbar. Wenn man sich Fotos von der Erde anschaut, die aus dem Weltall aufgenommen wurden, sieht man, dass die Erde größtenteils von Wolken verhüllt ist. Wie entstehen eigentlich Wolken? Warum fallen manchmal faustdicke Hagelsteine oder zarte Schneeflocken vom Himmel? Und was passiert bei einem Gewitter?

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Für ein wolkenfreies Bild der Erde braucht man viele tausend verschiedene Aufnahmen. (Quelle: Stephan Borrmann)

Ein wolkenfreies Bild erhält man nur, wenn man die Erde viele tausend Male von Satelliten fotografieren lässt und dann immer nur den Ausschnitt verwendet, auf dem gerade keine Wolke die Sicht versperrt. Die einzelnen Bilder werden dann wie bei einem Puzzle zusammengesetzt.

Aber wie entstehen Wolken eigentlich? Der Ursprung der Wolke liegt eigentlich in einer Blase aus warmer Luft. Wenn Luft durch die Sonne erwärmt wird, steigt sie als Blase in die Höhe. Ganz ähnlich wie ein mit Helium gefüllter Luftballon. Je höher die Blase steigt, desto größer wird sie. Das liegt daran, dass sich der Luftdruck verändert. Er ist am Boden am höchsten und wird nach oben hin immer niedriger. Die Blase kann sich deshalb immer weiter ausdehnen, je höher sie steigt.

Gleichzeitig wird es in der Höhe immer kälter. Wenn die Warmluftblase in eine solche kalte Zone hinein gerät, setzt sich an den winzig kleinen Staubteilchen, die in der Blase enthalten sind, Wasserdampf ab. Die Staubteilchen werden so zu Wolkentropfen - und viele Wolkentropfen gemeinsam bilden eine Wolke.

Regentropfen, Eiswolken und Schneekristalle

Bei kalten Temperaturen bilden sich aus Wolkentropfen winzige Eiskristalle - Schneeflocken bestehen aus bis zu hundert solcher Kristalle, die sich ineinander verhaken. (Quelle: alitaylor | www.sxc.hu)

Ohne Staubteilchen gäbe es also keine Wolken. Und ohne Wolken gäbe es keinen Regen. Regen entsteht, wenn sich in einer Wolke sehr viele Wolkentropfen befinden. Wenn es in der Wolke eng wird, verschmelzen sie miteinander. Sie werden schwer und fallen schließlich als Regentropfen hinunter zur Erde.

Für einen einzigen Regentropfen müssen mindestens hundert Wolkentropfen miteinander verschmelzen! Deshalb müssen Wolken groß und dick sein, um regnen zu können. Manchmal ist es in der Wolke so kalt, dass das Wasser gefriert. Dann bilden sich aus den Wolkentropfen winzige Eiskristalle. Solche Eiswolken hast du bestimmt auch schon oft gesehen. Sie ziehen sich meistens wie ein feiner Schleier über den Himmel.

Damit aus den Schneekristallen eine richtig schöne Schneeflocke entsteht, müssen sich bis zu hundert solcher Kristalle ineinander verhaken. Schnee fällt bei kälteren Temperaturen um Null Grad Celsius herum - je tiefer die Temperatur unter Null sinkt, desto kleiner werden die Flocken. Auch für die Bildung von Schnee sind Wassertropfen und kleine Staubteilchen in der Luft entscheidend - diese nennt man auch "Kristallisationskeime". (Ein Kristall bezeichnet eine regelmäßige Anordnung von Atomen und Molekülen.)

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Zum Wachstum der Schneekristalle kommt es, wenn immer mehr Wassertröpfchen aus der Luft an einem solchen Kristallisationskeim gefrieren. Daraus bilden sich je nach Temperatur größere Schneekristalle in unterschiedlichen Formen aus. Bei etwas höheren Temperaturen entstehen sechsarmige Sterne, bei tieferen Plättchen oder Prismen. Schneeflocken bestehen aus mehreren Kristallen, die miteinander "verkleben". In den Zwischenräumen der Flocken befindet sich viel Luft.

Aufzugfahrt in der Gewitterwolke

Wie ein Ballon ist die Warmluftblase in die Höhe gestiegen. Wenn es kalt genug ist, setzt sich der Wasserdampf an den Staubteilchen ab. (Quelle: Stephan Borrmann)

Neben Regen und Schnee gibt es noch eine dritte Form, in der das Wasser aus der Wolke hinunter zur Erde fallen kann: als Hagel nämlich. Bei heftigen Gewittern hast du wahrscheinlich auch schon erlebt, dass es richtige kleine Eisbrocken regnet. Diese Hagelsteine können aber auch ganz schön groß und schwer werden - der schwerste je gefundene Hagelstein wog fast zwei Kilo! Solche Brocken können natürlich auch ziemlich heftige Schäden anrichten.

Auch Hagelkörner haben ihren Ursprung in einem winzig kleinen Staubkorn. Wenn ein Staubkorn in eine Gewitterwolke gerät, wird es zunächst zu einem Wolkentropfen. Doch statt zu einem Regentropfen zu verschmelzen und hinunterzufallen, kann es durch die starken Aufwinde in der Gewitterwolke weiter in die Höhe getragen werden, bis es gefriert.

Irgendwann ist dort oben die Luft so dünn, dass das schwere Eisteilchen wieder herunterfällt. Entweder schmilzt es jetzt und fällt als Regen herab, oder es wird wieder von einem der starken, nach oben ziehenden Winde erfasst und erneut in die Höhe gerissen. Bei jeder dieser "Aufzugfahrten" nach oben gefriert um das Hagelkorn eine neue Eisschicht - es wird größer und größer. Wenn es dann schließlich zur Erde hinab fällt, taut es zwar ein bisschen - aber eben nicht ganz. Deshalb kommt es vor, dass mitten im Sommer die Straße von Eisbröckchen übersät ist.

letzte Aktualisierung: 20.12.2010

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