Wie entsteht Regen?
Wer die Entstehung von Regen verstehen möchte, muss sich ein bisschen mit unserer Atmosphäre und dem Fach Meteorologie auseinandersetzen. Wolken sind Nebel, der wiederum aus Billionen winzigster Tröpfchen besteht. Warum aus den Wolken irgendwann Regen herausfällt, dazu kommen wir gleich.
Die Entstehung von Regen ist der Luftfeuchtigkeit geschuldet
Die Erdatmosphäre ist ein komplexes Gasgemisch, das im Wesentlichen aus Stickstoff und etwas Sauerstoff besteht. Ganz kleine Anteile Kohlendioxid, Schwefeldioxid oder Edelgase kommen auch noch darin vor. Was weniger im Lehrbuch über unsere Atmosphäre herausgestellt wird, ist ihr wirklich hoher Wasseranteil. Zu bestimmten Zeiten in bestimmten Regionen wabern ganze Ozeane in Form von dicken Wolken durch die Luft.
[quads id=1]Unsere Luft enthält immer Wasserdampf
Es gibt eine einfache Gesetzmäßigkeit, die du dir merken solltest: Warme Luft kann mehr Wasserdampf lösen als kalte Luft. Dies erklärt schon die Wolkenbildung. Mit zunehmender Höhe wird es in der unteren Atmosphärenschicht, die als Troposphäre bezeichnet wird und ungefähr bis zwölf Kilometer hochreicht, immer kälter. Das kennen wir gut von den Bildern der Bergsteiger, die sich auch im Sommer warm anziehen müssen. Grob gesagt beträgt der Temperaturgradient in unserer Umgebungsluft ungefähr ein Grad (Temperaturabnahme) pro 100 Meter Höhe.
Wenn unsere Luft zum Beispiel 80 Prozent Luftfeuchtigkeit hat und am Boden eine Temperatur von 20 Grad Celsius herrscht, dann ist das ein sehr schönes Wetter und wir empfinden die Luft sogar als trocken, denn es bildet sich in diesem Fall kein einziges Nebeltröpfchen. Doch warme Luft hat stets die Neigung aufzusteigen, weil sie etwas weniger dicht und damit leichter ist als kühlere Luft.
Mit ihrer Reise nach oben kühlt sie sich in dem kälteren Umfeld ab und dadurch ändert sich ihre relative Luftfeuchtigkeit. Hatte sie am Boden noch 80 Prozent Luftfeuchtigkeit sind es in der Höhe nun 100 Prozent, da kalte Luft ja bekanntlich weniger Wasserdampf lösen kann. Der bisher gelöste Wasserdampf fällt in Form von Nebeltröpfchen aus. Das ist noch keine Entstehung von Regen, sondern zunächst einmal sprechen wir jetzt von Wolkenbildung.
[quads id=2]Darum beschlägt die Scheibe
Um dieses Phänomen noch besser zu verstehen, stellen wir uns mal eine fast alltägliche Situation vor. Du machst mit einem Freund oder einer Freundin an einem kühlen Herbsttag einen Spaziergang und es fängt an zu regnen. Der Regen weitet sich sogar zu einem ordentlichen Landregen aus und ihr habt leider keinen Schirm dabei. Schnell lauft ihr zurück zum Auto und steigt ein. Eure Kleider und auch eure Haare sind schon richtig nass geworden, ihr dampft geradezu.
Die relativ warme Luft im Innenraum des Autos, die im Übrigen schon allein von eurer Körperwärme aufgeheizt wird, vermag eine ordentliche Portion des Wasserdampfes aufzunehmen beziehungsweise zu lösen. Doch die Autoscheiben sind von der Herbstluft draußen ziemlich abgekühlt.
All der Wasserdampf, der nun mit den kalten Scheiben in Berührung kommt, fällt instantan als Nebeltröpfchen aus und die Scheiben beschlagen durch die Kondensation des Wasserdampfes so intensiv, dass du es kaum wagst, den Wagen zu starten. Erst wenn der Lüfter warme Luft gegen die kalten Scheiben bläst und „die Wolken vertreibt“, wird die Sicht langsam wieder besser.
Jeder Regentropfen braucht einen Kondensationskern
Fliegen wir noch einmal nach oben in die Wolken, dort, wo sich immer mehr Nebel bildet, weil die abgekühlte Luft nun schon zu 120 Prozent mit Wasserdampf übersättigt ist. Die winzigen, leichten Nebeltröpfchen schweben in der Luft, von der sie getragen werden. An richtige Tropfen, die so schwer sind, dass sie endlich herunterfallen und zur Entstehung von Regen beitragen, ist noch lange nicht zu denken. Zu ihrer Bildung bedarf es einer Art Initialzündung.
Die Produktionsweisen der Industrie haben einen enormen Beitrag dafür geleistet, dass die Atmosphäre überall auf der Welt angefüllt ist mit Schwebstoffen und Staubteilchen, sogenannten Aerosolen. Aber nicht nur die Umweltverschmutzung ist eine der Hauptursachen, auch Vulkanausbrüche schleudern Millionen Tonnen feinster Aschen bis in die Stratosphäre hoch.
Wenn Nebeltröpfchen solch ein kleines festes Körnchen in der Luft finden, haften sie sich daran an. Oftmals sind es elektrostatische Oberflächenladungen, die hier als Bindungskräfte infrage kommen. Was ein Tröpfchen macht, tut auch ein zweites, drittes und so weiter. Auf diese Weise wächst langsam ein richtig dicker Tropfen heran, der so schwer und dicht wird, dass er endlich herunterfallen muss.
[quads id=3]Regenmacher gibt es wirklich
Da diese Zusammenhänge schon lange bekannt sind, haben sich in ariden Gebieten, wo sich die Menschen dringend nach Regen sehnen, immer wieder mehr oder weniger seriöse Regenmacher auf den Weg gemacht, um beispielsweise durch Erzeugung rußiger Partikelchen der nur mäßig feuchten Luft mehr Kondensationskerne zur Verfügung zu stellen. Manchmal hat es sogar geklappt.
In den USA fanden dazu groß angelegte Experimente zum Beispiel mit Silberbromid statt. Das sind jene Körnchen, die ihre Färbung durch Licht ändern und daher das gute alte analoge Fotografieren und Filmen überhaupt erst ermöglichten. Wie nicht anders zu erwarten, hatten diese Experimente auch eine militärische Komponente, denn wer in der Lage ist, zu bestimmten Zeiten an bestimmten Orten sintflutartige Regenmengen herunterkommen zu lassen, kann eine ganze Armada versenken.
Wie kommt es zu Hagelkörnern im Sommer?
Wenn es so richtig drückend heiß ist, entsteht eine sehr starke Thermik, die zum Beispiel Segelflieger gerne ausnutzen, um ihre Maschinen in solchen Aufwinden nach oben zu schrauben. Es handelt sich um warme Winde, die wie in einem Kamin mit viel Kraft senkrecht nach oben blasen.
Die Regentropfen, die sich gebildet haben und eigentlich nach unten fallen wollen, werden mit dieser Strömung weiter nach oben gerissen, wo sie gefrieren. Irgendwann fallen die kleinen Eiskörner herunter, kommen wieder in die starke Strömung, es lagern sich weitere Nebeltröpfchen an, um erneut in die eiskalte Zone katapultiert zu werden. So geht das mehrere Male, bis die Körner so groß und schwer geworden sind, dass sie die Strömung überwinden und nach unten durchrasen.