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Warum drehen sich Hoch- und Tiefdruckgebiete?

Wenn man auf einem Kinderspielplatz auf einer Drehscheibe mit einer Wasserspritzpistole sein Gegenüber zu treffen versucht, stellt man verblüfft fest, dass der Wasserstrahl durch die Drehbewegung scheinbar seitlich abgelenkt wird und sein Ziel verfehlt. Tatsächlich fliegt jeder Wassertropfen für sich betrachtet in gerader Linie, jedoch dreht sich die Spritze währenddessen, wodurch der gesamte Wasserstrahl gekrümmt erscheint.

Die Kraft, die den Wasserstrahl abgelenkt hat existiert nur für die Passagiere des sich drehenden Karussells, nicht für jene, die mit beiden Beinen fest auf dem Boden (der Tatsachen) stehen – es handelt sich um eine Scheinkraft, die nach dem französischen Mathematiker und Physiker Gaspard Gustave de Coriolis (1792 bis 1843) benannt ist, der sie erstmals 1835 mathematisch beschrieben hat und dafür neben anderen 71 französischen Größen aus Naturwissenschaft und Technik auf dem Eiffelturm in Paris verewigt wurde.

Genau diese Scheinkraft wirkt auf Luftmassen ein, die sich großräumig auf unserem rotierenden Planeten bewegen. Jedoch ist die auf der Erde wirksame Corioliskraft recht gering. Neben der Masse und der Geschwindigkeit des abgelenkten Körpers wird sie nämlich durch die sog. Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung beeinflusst.

Die Erde hat eine Winkelgeschwindigkeit von 360 Grad in knapp 24 Stunden, dreht sich also an einem Tag einmal um ihre eigene Achse. Auf einem Kinderkarussell würde man da wohl recht bald eingenickt sein. Man rast zwar auf der sich drehenden Erde in Deutschland mit über 1000 km/h durch den Weltraum, jedoch ist der Kreis den man dabei beschreibt so weitläufig, dass man die Ablenkungskraft am eigenen Leib nicht wahrnehmen kann.

Wirkt nun aber die Corioliskraft über einen Zeitraum von mehreren Tagen, so führt dies sehr wohl zu einer markanten Ablenkung. Und somit wird die Luft, die eigentlich nur vom hohen zum tiefen Druck strömen will auf ihrem Weg dorthin so stark abgelenkt, dass sie das Druckzentrum bis in alle Ewigkeit umkreisen müsste, wenn ihr nicht die Bodenreibung zu Hilfe käme. Durch sie wird sie nämlich abgebremst und damit auch die ablenkende Corioliskraft verringert. Nun kann die Luft in das Tief einströmen und es auffüllen, wodurch dieses dann seinen Lebenszyklus beendet.

Die Corioliskraft ist an den Polen am stärksten und verschwindet am Äquator, da man dort senkrecht zur Drehachse steht und die Rotation in diesem Fall nicht mehr ablenkend wirken kann. Deswegen können tropische Wirbelstürme nicht direkt auf dem Äquator entstehen. Erst ab etwa 5 Grad nördlicher bzw. südlicher Breite wirkt die Corioliskraft stark genug um Hurrikane, Taifune und Zyklone zu ermöglichen.

Die Ablenkungsrichtung ist zwar auf der Südhalbkugel absolut gesehen gleich wie auf der Nordhalbkugel, jedoch steht man quasi kopfüber auf der Erde wodurch sich relativ zum Betrachter die Ablenkungsrichtung umkehrt. Aus diesem Grund drehen sich Tiefs auf der Südhalbkugel im und Hochs gegen den Uhrzeigersinn.

Die Wirbel, die beim Abfließen aus der Badewanne entstehen werden übrigens nicht durch die Corioliskraft verursacht, da diese viel zu schwach ist und viel zu kurz wirkt um das Wasser abzulenken. Hier wirken vor allem Reibungskräfte, die zum Badewannenrand hin zunehmen. Durch die ungleichmäßige Abbremsung des Wassers verwirbelt es, wobei die Drehrichtung zufällig entsteht und auch von der Form der Badewanne und den  Planschbewegungen abhängt.

Donnerstag, 1. August 2019

Tim Staeger

hr-Wetterredaktion

Sendung: "alle wetter!", hr-fernsehen, 01.08.2019 19:15 Uhr