Private Wetterstation Attenhofen

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Luft und Luftdruck


Unser blauer Planet besitzt eine Atmosphäre, die im Laufe der Jahrmillionen entstanden ist. Diese Atmosphäre besteht aus "Luft" und Aerosolen, welche winzig kleine Teilchen sind und in der Luft schweben. Das sind z.B. Staubkörnchen, Rußpartikel, Schwefelverbindungen und sonstiger "Dreck".

Die Luft an sich hingegen besteht aus etwa 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 1% Argon, 0,04% Kohlenstoffdioxid und weiteren Elementen (größtenteils Edelgase).
Daher resultieren wir, dass Luft nicht nichts ist, sondern aus sehr sehr sehr vielen Molekülen zusammengesetzt ist. Da aber auch Moleküle etwas Gewicht auf die Waage mitbringen, hat auch Luft ein Gewicht. Ein Kubikmeter Luft wiegt etwa 1,2 - 1,3 kg. D.h., dass sich über jedem Quadratmeter 10 Tonnen Luft befinden = 1 bar = 1013 hPa (=Normdruck).

Warum fällt die Luft nicht runter?
Obwohl die Luft sehr leicht ist, würde sie durch die Gravitation der Erde auch angezogen werden und somit auch runterfallen und sich am Boden sammeln. Allerdings würde sich dann gleichzeitig das Gas (=Luft) am Boden stark verdichten. Um aber ein Gas zu verdichten braucht man eine Kraft. Diese Kraft ist die Gravitation der Erde, sowie das Gewicht der darüberliegenden Luftsäule.

Die Gravitationskraft zieht die Moleküle Richtung Erdmittelpunkt und das Gewicht der darüberliegenden Moleküle drückt die Luft zum Boden. Aufgrund der Zentrifugelkraft, die aus der Rotation der Erde resultiert und nach außen wirkt, ist die Erdanziehungskraft am Äquator minimal kleiner als an den Polen.
Als Gegenkraft zur Erdanziehungskraft wirkt die Druckgradientkraft. Sie tritt in der Atmosphäre immer dann auf, wenn Druckunterschiede vorhanden sind. Um diese Druckunterschiedde wieder auszugleichen wirkt eine Druckgradientkraft vom hohen Druck zum tiefen Druck. Diese ist umso stärker, desto größer die Luftdruckunterscheide ausgeprägt sind. Da nun am Erdboden der Druck viel höher ist als in den Höhenschichten, wirkt eine massive vertikal gerichtete Druckgradientkraft. Diese beiden entgegenwirkenden Kräfte (Gravitationskraft und Druckgradientkraft) heben sich im sog. hydrostatischem Gleichgewicht auf und bewirken die durchschnittliche vertikale Luft(-druck)verteilung in der Atmosphäre.

Damit können wir auch erschließen, warum der Luftdruck auf Meeresniveau höher ist, als in der Höhe.
Da am Boden das gesamte Gewicht der oberen Luftsäule aufliegt, ist hier der Druck am größten. Gehen wir aber weiter nach oben, wird die Kraft, die das Gasgemisch verdichtet, von oben her immer geringer, weswegen hier auch der Druck abnimmt.
Die Luft wird deshalb weniger verdichtet, weshalb der Druck nicht mehr so hoch ist. Im Umkehrschluss ist dann die Luft oben weniger dicht ("dünner) als unten.

Das Wettergeschehen spielt sich in der sog. Troposphäre ab. Diese besitzt auf dem Erdball nicht überall die gleiche Mächtigkeit, sondern am Äquator eine vertikale Erstreckung von ca. 16 km und an den Polen ca. 8 km. Diese Ungleichmäßigkeit resultiert aus dem Strahlungshaushalt der Erde. So treffen am Äquator die Sonnenstrahlen durchschnittlich mit einem sehr hohen Winkel ein (bis 90 Grad), wobei an den Polen die einfallende Strahlung in einem sehr flachen Winkel einfällt. Zusätzlich bescheint eine gleich große Menge an Sonnenstrahlen am Äquator eine geringere Fläche als an den Erdpolen, was der Kugelfrom der Erde geschuldet ist. Folglich ist die Luft am Äquator deutlich wärmer als in höheren Breitenl, weil dort wesentlich mehr Strahlungsenergie vorhanden ist. Weil sich wärmere Luft stärker ausdehnt, ist die Mächtigkeit der Luftsäule am Äquator doppelt so hoch ist als an den Polen.

Abschließend noch der Unterscheid zwischem absolutem und relativem Luftdruck:
Der absolute Luftdruck ist der Luftdruck, den man in einer bestimmten Höhe an einem bestimmten Ort misst. Da aber die Höhe über dem Meeresspiegel nicht überall gleich hoch ist (vergleiche Nordseeküste und Alpen), würde man dort erhebliche unterschiede beim Luftdruck feststellen, z.b. Nordsee 1013hPa und Zugspitze 700hPa. Um alle Daten vergleichen zu können, werden die gemessenen (also die absoluten) Luftdruckwerte auf eine bestimmte Höhe (=0m über NN) normiert. Also bezeichnet der relative Luftdruck den Druck, den man momentan haben würde, wenn man auf 0m über NN wäre.

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