Mechanik: Dynamik

Corioliskraft auf der Erde

Warum sich Hoch- oder Tiefdruckgebiete im Kreis drehen hast du dich schon immer gefragt? In diesem Beitrag zeigen wir dir genauer, wie die Corioliskraft auf der Erde wirkt und wie sie sich bemerkbar macht. 

Schau dir unbedingt unser Video zur Corioliskraft auf der Erde an, wenn du die Thematik in audiovisueller Form leichter verstehen möchtest. 

Inhaltsübersicht

Corioliskraft Ablenkung auf den Erdhalbkugeln

Bei allen Bewegungen in rotierenden Systemen wirkt die Corioliskraft auf Körper, welche sich senkrecht zur Drehachse bewegen. Sie macht sich vor allem bei großräumigen Bewegungen, wie Luftströmungen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten bemerkbar. Die Luftströme werden von der Corioliskraft auf Kreisbahnen gezwungen, was zu den bekannten Satellitenaufnahmen von Wolkenwirbeln führt. Dabei bewegen sich die Luftströmungen auf der Südhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn. Da die Erde eine kugelförmige Gestalt hat und in 24 Stunden einmal um ihre eigene Achse rotiert, ist die Bahngeschwindigkeit auf der Erde von dem Breitengrad abhängig. Sie ist dabei am Äquator am größten und nimmt zu den Polen (Nordpol, Südpol) hin ab. Im folgenden zeigen wir zuerst, weshalb es auf der Nordhalbkugel zu einer Ablenkung im Uhrzeigersinn kommt und anschließend betrachten wir die Ablenkung entgegen dem Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel.

Ablenkung auf der Nordhalbkugel

Betrachten wir nun, in welche Richtung man auf der Nordhalbkugel abgelenkt wird, wenn man sich vom Äquator nach Norden bewegt oder umgekehrt. Angenommen wir befinden uns auf dem Äquator und fliegen direkt in Richtung Norden, dann behalten wir die Bahngeschwindikeit vom Äquator bei. Da jedoch die Bahngeschwindigkeit der Erde unter uns in Richtung Nordpol immer kleiner wird und wir aber die Bahngeschwindigkeit des Äquators beibehalten, eilen wir sozusagen der Erdoberfläche voraus. Dies resultiert, von oben betrachtet, zu einer Ablenkung im Uhrzeigersinn. Die gleichen Überlegungen kann man nun anstellen, wenn man von einem Ort auf der Nordhalbkugel in Richtung Äquator fliegt. Dann hat man eine kleinere Bahngeschwindigkeit als am Äquator. Je weiter wir in Richtung Äquator fliegen, desto größer wird die Bahngeschwindigkeit der Erde unter uns. Von oben betrachtet werden wir im Uhrzeigersinn abgelenkt.

Corioliskraft auf der Nordhalbkugel, Passatwinde
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Corioliskraft auf der Nordhalbkugel

Ablenkung auf der Südhalbkugel

Nun möchten wir noch kurz betrachten, wie man auf einer Strecke vom Äquator zum Südpol oder umgekehrt abgelenkt wird. Starten wir vom Äquator aus in Richtung Südpol, so besitzen wir wieder die Bahngeschwindigkeit des Äquators. Je weiter wir nach Süden kommen, desto stärker werden wir mit Blick in Richtung Süden nach links abgelenkt, also von oben entgegen dem Uhrzeigersinn. Genau dieselben Überlegungen kann man nun anstellen, wenn man von einem Ort auf der Südhalbkugel in Richtung Äquator fliegt. Auch hier ist die Ablenkung von oben betrachtet entgegen dem Uhrzeigersinn, da wir eine langsamere Bahngeschwindigkeit haben, als die Erde unter uns.

Corioliskraft auf der Südhalbkugel, Passatwinde
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Corioliskraft auf der Südhalbkugel

Passatwinde

Auch die Richtung der Passatwinde wird im Wesentlichen von der Corioliskraft beeinflusst. Aufgrund der starken Sonneneinstrahlung, erwärmen sich die Luftmassen am Äquator und steigen in die Höhe. Es entsteht dadurch am Äquator ein Tief. In einer bestimmten Höhe, fließen die Lufmassen in Richtung Norden und Süden ab und werden kälter weshalb sie wieder absinken. Dadurch entsteht dann ein Hoch. Da Luft immer von einem Hoch zu einem Tief strömt, entstehen Winde in Richtung Äquator, an welchem die Luftmassen wieder erwärmt werden und aufsteigen. Damit ist der Kreislauf geschlossen. Es bleibt nur noch die Frage der Ablenkung der Winde zu klären. Man unterscheidet den Nordost-Passat und den Südost-Passat. Betrachten wir zunächst den Nordost-Passat. Die Richtung eines Windes bezeichnet man immer aus welcher Richtung er kommt. Der Nordost-Passt kommt also aus Nordost. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Luftmassen von der Nordhalbkugel in Richtung Äquator fließen, also vom Hoch zum Tief. Wie oben erklärt werden die Winde dann im Uhrzeigersinn abgelenkt. Das führt dazu, dass die Winde dann in der Nähe des Äquators aus Nordost kommen. Analog kann man sich das für die Südhalbkugel klar machen.

Wasserströmungen

Die gleichen Betrachtungen, welche wir für die Nord- und Südhalbkugel angestellt haben, gelten auch für Wasserströmungen beziehungsweise Meeresströmungen. Auch hier bewirkt die Corioliskraft eine Ablenkung auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn. Damit lässt sich auch erklären, weshalb zum Beipsiel der Golfstrom auf dem Weg nach Norden, gen Osten abknickt und große Teile Nordeuropas erwärmt.

Wirbelwinde

Die Corioliskraft ist auch an der Entstehung von Wirbelstürmen beteiligt. Diese Stürme können Durchmesser von einigen hundert Kilometern durchmessen. Dies geschieht, indem die feuchtheißen Luftströme durch die Kraft zu rotieren beginnen, bis die zerstörerischen Wirbel entstehen.

Foucaultsches Pendel

Mit dem Foucaultschen Pendel kann man die Erdrotation nachweisen. Dieses große, sphärische Pendel ermöglicht diesen Nachweis ohne die Notwendigkeit für vergleichende Himmelsbeobachtungen.

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