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Technik kurz erklärt Die Entwicklung des Blitzableiters

Autor: M.A. Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Der Blitzableiter.

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Blitzschlag am Eiffelturm am 3. Juni 1902 um 21.20 Uhr
Blitzschlag am Eiffelturm am 3. Juni 1902 um 21.20 Uhr
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Technisch gesehen ist ein Blitzableiter nichts anderes als ein Metallstab, der an einem Bauwerk angebracht ist und die Struktur vor einem Blitzschlag schützen soll. Wenn ein Blitz einschlägt, wird er vorzugsweise in erhöhten Stab einschlagen und durch einen Draht zur Erde geleitet, anstatt durch z.B. das Gebäude zu gehen, wo er ein Feuer auslösen oder einen Stromschlag verursachen könnte.

Als Erfinder des Blitzableiters gilt einer der Gründervater der späteren Vereinigten Staaten von Amerika: Benjamin Franklin. Er war außerdem Schriftsteller, Drucker, politischer Philosoph, Politiker, Freimaurer, Postmeister, Wissenschaftler, Erfinder, Humorist, Bürgeraktivist, Staatsmann und Diplomat. Als Wissenschaftler war er aufgrund seiner Theorien und Entdeckungen zur Elektrizität eine wichtige Figur der amerikanischen Aufklärung und der Geschichte der Physik. Franklin erfand außer dem Blitzableiter die Bifokalbrille und den nach ihm benannten Franklin-Ofen.

Anfänge der Blitzforschung

Benjamin Franklin interessierte sich in den 1740er-Jahren für alles rund um die Elektrizität. Nach seiner 1749 geäußerten Theorie, Blitze seien nichts anderes als elektrische Funken, also eine Form von Lichtbogen in riesigem Maßstab, schlug er im Juni 1752 ein Experiment vor, das im Aufbau einem Blitzableiter gleicht: Während eines Gewitters sollte ein Drachen an einem Metalldraht aufsteigen und von einem Blitz getroffen werden, der Metalldraht sollte die Ladung auf den Boden weiterleiten, wo sie beispielsweise mit einer frühen Bauform eines Kondensators gespeichert und in Folge am Kondensator nachgewiesen werden konnte.

Glücklicherweise wurde der Drache nicht vom Blitz getroffen, denn Franklin, der den Drachen steuerte, hätte das wohl nicht überlebt. Allerdings konnte mit dem Versuchsaufbau statische Elektrizität in der Luft nachgewiesen werden und damit auch, dass Blitze elektrische Ladungen sind. Bei einem ähnlichen Experiment erlangte der selbsternannte Blitzforscher Georg Wilhelm Richmann traurige Berühmtheit als erste Person in der Geschichte, die durch einen Stromschlag getötet wurde.

Wie viel Energie ein Blitz hat

Blitze, die sich aus der Wolke heraus in die Erdoberfläche entladen, lassen sich nach der Richtung des Stromflusses in positiv und negativ klassifizieren. Die meisten dieser Blitze sind negativ, sprich die negative Ladung geht zur Erde, die Elektronen wandern den Blitzkanal abwärts. Bei positiven Blitzen ist der Prozess umgekehrt – die positive Ladung wird in den Grund transferiert. Nur etwa 5% aller Blitze sind positiv.

Positive Blitzeinschläge sind in der Regel viel intensiver als ihre negativen Gegenstücke. Ein durchschnittlicher negativer Blitz führt einen elektrischen Strom von 30.000 Ampere (30 kA) und überträgt 15 Coulomb elektrische Ladung und 1 Gigajoule Energie. Große negative Blitze können bis zu 120 kA und 350 C übertragen. Der durchschnittliche positive Erdblitz hat ungefähr den doppelten Spitzenstrom eines typischen negativen Blitzes und kann Spitzenströme bis zu 400 kA und Ladungen von mehreren hundert Coulomb erzeugen.

Blitzableiter setzen sich durch

Ein später von Franklin installierter Blitzableiter schützte sein Haus während seiner Abwesenheit vor einer Katastrophe. Franklin schrieb voller Stolz: „So ist schließlich die Erfindung für den Erfinder von Nutzen gewesen.“ Mit der einhergehenden Beliebtheit und vor allem der nachgewiesenen Schutzwirkung konnten dann auch „magische“ Blitzableiter an Kirchen – wie z.B. die vier Hirschgeweihe am Wiener Stephansdoms – demontiert und durch richtige ersetzt werden. Diese Maßnahme allerdings führte laut dem österreichischen Satiriker Karl Kraus zu Mißtrauen gegenüber dem lieben Gott.

Während Benjamin Franklins Aufenthalt in Paris in den Jahren 1776 bis 1785 führte die Begeisterung für Franklins Erfindung in den besser gestellten Kreisen der Pariser Bevölkerung zu Blitzableitern in der französischen Mode, deren Schutzfunktion allerdings nie nachgewiesen wurde. Blitzschutzhüte und -Schirme waren deshalb nicht lange zu sehen.

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht