Je bent hier: Hoofdpagina Technieken Donder


Oorzaak van donder

Donder is het geluid van bliksemontladingen. Een bliksemontlading maakt een geïoniseerd pad met plasma in de lucht, en de hoge electrische stroom die kortstondig loopt tijdens het ontladingsproces van het bliksemkanaal kan dit kanaal tot tienduizenden graden verhitten. De snelle expansie van het bliksemkanaal veroorzaakt een schokgolf in de lucht, die na een korte afstand een geluidsgolf wordt. Dit geluid horen we als donder.

Donder is niets anders dan het geluid van een explosie, maar dan van een uitgestrekte lijnbron in plaats van van een puntbron. Vuurwerk bijvoorbeeld geeft een luide knal omdat het een explosie van een puntbron is, en alle geluidsgolven komen meestal weliswaar veel later bij de waarnemer aan maar allemaal tegelijktijdig: je hoort een knal. Bliksem is echter zo uitgestrekt dat het geluid een meer continue explosie is van verschillende delen van het kanaal.

Soorten donder

Als je veel onweersbuien hebt gezien heb je waarschijnlijk gemerkt dat niet alle donder van alle buien hetzelfde klinkt. De meeste donder van bliksems in een enkele bui kunnen redelijk hetzelfde klinken, maar donders van verschillende buien klinken vaak ook verschillend.

Donder bestaat uit slagen, gekraak en ook dreunen. Een dreun is een diep explosie-achtig geluid dat je vaak ook kunt voelen; een typisch rollend geluid is een donderslag, en het redelijk hoogfrequente geluid dat je soms hoort voor de grote donderslagen van een bliksem is gekraak.

Wolk-aarde bliksem geeft vaak luidere donder dan bliksem binnenin een onweerswolk. Bij bliksem zoals op de foto hoor je eerst de donder van de vertakkingen van het kanaal die het dichtst bij je zijn (een gekraak of zacht gerommel) alvorens je de donder van het hoofdbliksemkanaal hoort (luide slagen of explosies)

De meest luide donder die we horen wordt meestal veroorzaakt door wolk-aarde ontladingen, omdat deze zich dichtbij je kunnen bevinden en ook omdat deze een electrische terugslag (return stroke) hebben. Deze terugslag geeft een hoge electrische stroom.

Omdat geluidsgolven een snelheid van ongeveer 340 meter per seconde hebben en de uitgestrektheid van veel bliksemontladingen enkele kilometers kan bedragen, duurt de donder vaak vele seconden. Je hoort verschillende delen van het bliksemkanaal of -kanalen terwijl de donder voortduurt. De donder wordt na verloop van tijd ook zwakker omdat je de stukken bliksemkanaal die verder weg zijn later hoort.

Donder van weerlicht

Bliksem binnen de wolk, ook wel weerlicht genoemd, ontstaat meestal vele kilometers boven zeeniveau hoog in de bui, en is daarom vrijwel altijd ver weg, ook als de bui boven je hangt. De donder van dit soort bliksem klinkt meestal als een zacht rollende voortdurende donder. Deze donder is vaak vrijwel niet te horen, zeker als de bui op enige afstand is. Dit komt doordat geluid sneller gaat in lucht bij een hogere temperatuur, en omdat de temperatuur vaak hoger is aan de grond dan op enige hoogte buigen geluidsgolven dus naar boven af. Het geluid van de donder op afstand bereikt je dus niet, tenzij je op grote hoogte bent, of als er een sterke temperatuurinversie in de atmosfeer is.

Donder van wolk-aarde bliksem

Bij wolk-aarde ontladingen hoor je meestal eerst gekraak met hoge tonen, gevolgd door luider gekraak, dan een paar rollende donderslagen, en vervolgens een zwakker wordend gerommel.

Het gekraak ontstaat door vertakkingen van het kanaal die zich dichter bij je bevonden dan het hoofdkanaal; het geluid van die vertakkingen arriveert dus eerst.

Het hoofdbliksemkanaal dat de electrische terugslag heeft produceert de luidste donder. Als het kanaal erg kronkelig is op de schaal van de golflengte van het dominante geluid is de donder niet zo heel luid. Het is ook niet zo luid als de bliksem kort duurt en een lage stroom heeft.

Het gerommel dat voor vele seconden doorgaat na het luidste deel van de donder wordt veroorzaakt door delen van het bliksemkanaal die verder van je vandaan waren, zoals bijvoorbeeld de delen hoger in de wolk. Als je goed luistert kun je vaak horen uit welke richting het geluid komt (als je buiten staat althans, met vrij uitzicht).

Ongewoon luide donder

Sommige buien, met name de winterse en Maartse buien, produceren vaak donder die erg luid klinkt. Bliksem kan luide donder veroorzaken als de terugslagstroom hoog is of langer dan gewoonlijk duurt. Sommige soorten bliksemontladingen die vaak luide donder produceren zijn:

  • Wolk-aarde bliksem die uit de top van de bui komt. Het bliksemkanaal naar de grond is in dit geval vaak kilometers lang, veel langer dan dat van bliksem die van een laag deel van de wolk naar de aarde gaat. Omdat de bliksem zo lang is, is er ook veel lading in het kanaal aanwezig dat daar door de voorontlading is geplaatst. Bij de terugslag, dus de ontlading naar aarde van deze lading, ontstaat een zeer hoge stroom die het kanaal veel sterker kan verwarmen dan normaal.

  • Aarde-wolk bliksem die soms vanaf hoge punten ontstaat en vanaf zo'n punt omhoog de wolk in gaat. Deze bliksem heeft meestal geen terugslag, want in de wolk wordt geen verbinding met iets geleidends gemaakt (tenzij net na de ontlading een nieuwe voorontlading in de wolk contact maakt met het oude ontladingskanaal). De stroom is relatief laag, enkele honderden Ampères, maar duurt relatief zeer lang, dus het vermogen van zulke ontladingen is erg hoog. Dit geeft ook een zeer luide, explosieve donder.

  • Bliksem uit buien die geheel verijsd zijn zoals de Maartse buien en winterse buien. Bij deze buien zijn de ladingsgebieden anders verdeeld en ontbreekt soms de kleine onderste positive of negatieve lading aan de wolkbasis die vaak een gewone wolk-aarde bliksem begint. In geheel verijsde buien ontstaat de bliksemontlading niet gemakkelijk, maar als deze ontstaat is er zoveel lading in de bui aanwezig dat een krachtige algehele ontlading plaats vindt, vaak ook naar aarde.

In deze gevallen kan de donder klinken als een paar scherpe en luide explosies, die lijken op de knallen die je hoort als de geluidsbarrière doorbroken wordt. Elke klap van de donder wordt veroorzaakt door een deel van het bliksemkanaal.

De vorm en mate van bochtigheid van het bliksemkanaal hebben ook invloed op hoe de donder klinkt. Als veel geluidsgolven van verschillende delen van het kanaal in fase met elkaar bij je oren aankomen, is het geluidsniveau bij die frequentie hoog; als ze uit fase met elkaar aankomen is het geluid zwak. Als het bliksemkanaal zeer kronkelig is zijn er veel delen van het bliksemkanaal die uit fase met elkaar geluidsgolven uitzenden, en dan klinkt de donder niet zo luid.

De spectaculaire donderslag bij heldere hemel geeft vaak luide donder.

Geluiden die soms te horen zijn bij een dichtbije blikseminslag

Soms, als de bliksem zeer dichtbij inslaat, is een klikkend geluid te horen, op het moment dat de bliksem inslaat, dus voor de donder.

Deze klikken zijn soms te horen door contactontladingen die vanaf de grond omhoog bewegen en proberen contact te maken met de naar beneden bewegende voorontlading. Meestal veroorzaakt de voorontlading een aantal contactontladingen aan de grond, waarvan er meestal maar één contact met de voorontlading maakt en de kortsluiting veroorzaakt. Als een van de overige niet-succesvolle contactontladingen dicht bij je in de buurt was, hoor je daarvan eerst de donder, die klinkt als een zachte klap of klik (omdat het kanaal van de contactontlading kort is en de stroom relatief laag). Als je in een veld bent ver van huizen en andere structuren en je hoort zo'n klik, hoorde je waarschijnlijk zo'n contactontlading.

Bij of in huizen kun je soms ook een klikkend geluid horen op het moment dat de bliksem dichtbij inslaat. Deze klik is electromagnetisch en ontstaat vaak door interne bedrading in het huis die onder invloed van het electromagnetisch veld kortstondig beweegt, of door inductief opgewekte spanningen in bedrading die vonken veroorzaken.

Donder van dichtbije bliksem en bliksem op afstand

Donder van wolk-aarde bliksem die dichtbij inslaat klinkt vaak anders dan de donder van wolk-aarde bliksem die op afstand is (behalve dan dat de donder natuurlijk luider is). De donder heeft vaak een hogere frequentie (meer hoge tonen) als de bliksem dichtbij was. Dit komt doordat donder van bliksem op afstand een langere weg door de atmosfeer moet afleggen, waarbij de hoge tonen sterker gedempt worden door dispersie. De lagere tonen kunnen langere wegen door de atmosfeer afleggen alvorens sterk verzwakt te worden, dus donder van bliksem ver weg klinkt dieper dan van bliksem dichtbij.