Corioliskraft

Aus Klimawandel
Version vom 26. Mai 2008, 15:30 Uhr von Sebastian (Diskussion | Beiträge)
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Sowohl im Ozean als auch in der Atmosphäre sind die Verhältnisse an einem bestimmten Ort oft stark davon geprägt, welche Strömungen (Winde oder Ozeanströmungen) dort vorherrschen. Die Ursache solcher Strömungen sind im Wesentlichen Druckunterschiede, die durch verschiedene Temperaturen entstehen, im Fall des Ozeans auch durch den Einfluss des Windes an der Meeresoberfläche. Die großräumigen Strömungsmuster auf der Erde sehen jedoch völlig anders aus als man es aus der Physik dieser antreibenden Kräfte erwarten würde. Warum zum Beispiel strömt die Luft nicht direkt vom hohen Druck zum tiefen in ein Tiefdruckgebiet hinein, sondern kreisförmig außen herum, wodurch es sich mehrere Tage lang halten kann? Oder warum strömt die warme Luft der Tropen nicht direkt in die Polargebiete (stattdessen beobachten wir in unseren Breiten Westwinde)? Schließlich strömt die Luft ja auch sofort aus einem Luftballon heraus oder oben aus der Haustür, wenn es draußen kalt ist. Die Antwort ist darin zu sehen, dass die Erde sich dreht und daher eine Bewegung, die in Wahrheit geradeaus gerichtet ist, für einen Beobachter auf der Erde eine Kurve beschreibt. Da man die Änderung (also auch die Richtungsänderung) einer Bewegung normalerweise auf eine Kraft zurückführt, heißt dieser Effekt "Corioliskraft". Es handelt sich aber eben nicht um eine Kraft im eigentlichen Sinn, sondern nur um einen Effekt, der durch ein rotierendes Koordinatensystem zustande kommt. Deshalb heißen solche Kräfte auch Scheinkräfte. Die Corioliskraft wirkt im Gegensatz zur zweiten wichtigen Scheinkraft, der Zentrifugalkraft, nur auf Objekte, die sich selbst (innerhalb des rotierenden Systems) noch bewegen! Auf das stehende Wasser in einem See wirkt sie also z.B. nicht, wohl aber auf das Wasser, das sich in einer Meeresströmung bewegt. Da die Erde sich nur langsam dreht und sehr groß ist, ist die Corioliskraft auf der Erde nur dann relevant, wenn die Bewegung des Objekts auch langsam genug ist und sich über große Entfernungen erstreckt. Dies trifft auf die Hoch- und Tiefdruckgebiete der mittleren Breiten zu, auf die Westwinde der mittleren Breiten und große Ozeanströmungen, nicht jedoch auf die Verhältnisse in einer Badewanne oder einer Toilette. Da die Erde sich nicht nur um ihre Achse dreht, sondern auch noch gekrümmt ist, ist die Corioliskraft am Äquator zudem nicht vorhanden und wird in Richtung der Pole immer stärker. Angebliche Corioliseffekte in einer mit Wasser gefüllten Schüssel am Äquator sind daher wohl eher eine beliebte Touristenattraktion als ein seriöses physikalisches Experiment.

Die Luft im Einfluss eines Tiefdruckgebiets spürt also durchaus die Druckkraft in Richtung des Tiefs und bewegt sich dort hin, dabei dreht sich die Erde aber gleichzeitig immer ein Stück weg, so dass es seinem Ziel nie näher kommt. Erst durch die Reibung am Boden, die die Luft auf ihrem Weg bremst und somit auch die Corioliskraft verringert, kann sich das Tief auffüllen und abgebaut werden.


1 Unterricht

Geht in ein Museum, in dem ein so genanntes Foucaultsches Pendel aufgehängt ist. Das ist ein Pendel, das immer in derselben Richtung schwingt, während sich die Erde darunter weg dreht. Es sieht also so aus, als würde das Pendel langsam die Richtung ändern. Natürlich dauert es sehr lange, bis man das erkennt, daher sind kreisförmig um das Pendel meist Gegenstände aufgestellt, die nach und nach davon umgestoßen werden.

Experiment: Sucht euch einen Spielplatz mit einem Kinderkarussell, und zwar möglichst ohne Sitze oder Stangen. Gelegentlich gibt es solche rotierenden Scheiben mit freier Oberfläche. Dreht das Karussell und lasst von außen einen nassen Ball in gerader Richtung darüber rollen. Dann das Karussell anhalten und die Wasserspur des Balls anschauen: Während der Ball von außen gesehen geradeaus gerollt ist, ist die Wasserspur, die er auf der Scheibe hinterlassen hat, gekrümmt! Die Scheibe hat sich unter dem Ball weggedreht. Für jemanden, der auf der Scheibe sitzt, sieht es also so aus, als würde der Ball ohne sichtbaren Grund um die Kurve rollen.

Der Effekt ist hier so gut zu sehen, weil die Scheibe in dem Experiment sich viel schneller dreht als die Erde! Man sieht dort also nicht die Corioliskraft, die aus der Erddrehung resultiert, sondern die, die durch die Drehung des Karussells hervorgerufen wird. Daher ist sie so viel stärker.


2 Lizenzhinweis

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