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  Corioliskraft
Lexikon

Begriffserklärung

Bei der Corioliskraft handelt es sich um ein Kraft, die aus Sicht eines Beobachters auf der Erdoberfläche aufgrund der Erdrotation entsteht. Im Gegensatz zu "echten" physikalischen Kräften (mechanische Kräfte, Gravitationskraft, elektromagnetische Kraft, ...) handelt es sich bei der Corioliskraft um eine Scheinkraft. Sie entsteht nur scheinbar, nämlich aus Sicht eines Beobachters, der mit der Erdoberfläche rotiert. (Physik: beschleunigtes Bezugssystems). Aus Sicht des Weltalls (ruhendes Bezugssystem) gibt es keine Corioliskraft.
In ruhenden Systemen gelten allgemeine physikalische Gesetze, so auch die Impulserhaltung: Nicht beschleunigte Massen (Massen, auf die keine Kräfte wirken) bewegen sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradlinig fort. Dieses physikalische Gesetz gilt natürlich auch für Objekte auf der Erdoberfläche oder Luftmassen in der Atmosphäre. Wirken keine Kräfte auf sie, bleibt ihre Bewegung in Bezug auf das Weltall konstant, aus Sicht eines auf der Erdoberfläche mitrotierenden Beobachters werden sie jedoch auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt.
Die folgende Betrachtung soll diesen Effekt an einem Beispiel erklären:

 

Berechnungsbeispiel
für die
Nordhalbkugel

Angenommen, eine Wolke befindet sich auf 60° nördlicher Breite in Ruhe bezogen auf die Erdoberfläche, d.h. sie dreht sich zusammen mit der Erde. In Bezug auf das Weltall hat die Wolke dann eine Geschwindigkeit von rund 833 km/h.(1) in Westost-Richtung. Wird die Wolke nun in Richtung Süden in Bewegung gesetzt (wie bei Passatwinden), so bleibt diese Westost-Geschwindigkeitskomponente aufgrund der Impulserhaltung gleich. Je weiter das Objekt nach Süden gelangt, desto größer wird jedoch der Erdumfang und damit die Geschwindigkeit auf dem jeweiligen Breitenkreis, z.B. bei 50° Breite beträgt der Erdumfang 25712 km und die Geschwindigkeit 1071km/h (2). Die Wolke mit ihrer gleichbleibenden Geschwindigkeit von 833 km/h ist also im Vergleich zur Erdoberfläche bei 50° Breite um 238 km/h zu langsam, in 24 h bleibt sie also um 5712 km (25712-20000) gegenüber der Erdoberfläche nach Westen zurück. Aus Sicht eines Beobachters auf der Erdoberfläche wird die Wolke also aus ihrer Nordsüd-Bewegung nach Westen (rechts) abgelenkt.
Bewegt sich eine Wolke umgekehrt von Süd nach Nord, so erhält sie bei ihrem Start eine Westost-Bewegungskomponente, die größer ist als weiter nördlich. Die Wolke gelangt also weiter nach Osten als die Erdoberfläche. Sie wird folglich aus ihrer Südnord-Richtung im Vergleich zur Erdoberfläche nach Osten (wieder rechts) ablenkt.
Eine entsprechende Betrachtung für die Südhalbkugel ergibt: Alle auf der Erdoberfläche bewegten Objekte werden auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt, wofür - aus Sicht eines mitrotierenden Beobachters- eine Kraft verantwortlich sein muss, die sogenannte Corioliskraft.
Sie wurde benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker Gaspard Gustave de Coriolis (* 21.5.1792; † 19.9.1843), der als erster diese Zusammenhänge bei rotierenden Platten erkannte und dann allgemein für rotierende Systeme beschrieb.
Da die Corioliskraft eine Scheinkraft ist, sollte sie zur Abgrenzung besser "Coriolis-Effekt" heißen. Die ursprüngliche Bezeichnung wird jedoch allgemein verwendet.
 

Im folgenden einige Beispiele:
  

Passatwinde
Nordost-Passat
Südost-Passat

Da die nördlichen Regionen im Vergleich zu den Tropen kälter sind, haben sie aus physikalischen Gründen (je kälter Luft ist, desto dichter ist sie) einen höheren Luftdruck als die Tropen. Da sich unterschiedliche Luftdrücke nach Gesetzen der Physik ausgleichen müssen, werden Luftmassen von Nord nach Süden in Bewegung versetzt. Diese Luftmassen werden durch die Corioliskraft nach rechts, also nach Westen, abgelenkt. Auf der Nordhalbkugel werden daher aus ursprünglich reinen Nordwinden Nordostwinde, auf der Südhalbkugel aus Südwinden entsprechend Südostwinde.

Hochdruckgebiete
Tiefdruckgebiete

Der Druckausgleich, der im Großmaßstab für die Passatwinde sorgt, bestimmt auch die Bewegungsabläufe zwischen Hochdruck- und Tiefdruckgebieten, die unser Wetter beeinflussen. Die Luftmassen strömen vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet, werden dabei auf der Nordhalbkugel (Südhalbkugel) nach rechts (links) abgelenkt, strömen also von rechts (links) her kommend in das Tief ein, weshalb sich die Luftmassen bei einem Tief gegen (im) Uhrzeigersinn drehen.
Da Wirbelstürme Tiefdruckgebiete sind, verhalten sie sich genauso: sie drehen gegen den (im) Uhrzeigersinn.
Ebenso verhalten sich die Tiefs z.B. bei der Vb-Wetterlage in Europa, die durch ihre Linksdrehung gewaltige Wassermengen aus dem Mittelmeer östlich um die Alpen herum nach Mittel- und Osteuropa verfrachten und dadurch im Sommer 2002 und 2005 dort Hochwasserkatastrophen verursachten.

   

Wasserstrudel

Die Corioliskraft hat nennenswerte Effekte nur bei großräumigen Prozessen. Bei Wasserstrudeln, z.B. beim Ablauf der Badewanne, ist die Corioliskraft so gering, dass sie keinen prägenden Einfluss auf den Drehsinn hat.  
=> Details/ Berechnungen  [ZEIT,1997]
   

Berechnungen
Die Erde hat am Äquator ihren größten Umfang, rund 40000 km. Bewegen wir uns auf die Pole zu, verringert sich der Umfang auf schließlich 0 km. Befinden wir uns auf dem Breitenkreis mit Gradzahl ß, so berechnet sich dort der Umfang (U) der Erde nach der Fomel U(ß) = 40000 km x cos(ß) ( cos = Cosinus-Funktion)

(Hinweis: Angabe der folgenden Ergebnisse auf Ganze gerundet, intern berechnet mit üblicher Taschenrechner-Genauigkeit von 10 Stellen)

Beispiel 1: 60° Breite:
Erdumfang:  U(60°) = 40000 km x cos(60°) = 40000 km x 0,5 = 20000 km.
Geschwindigkeit: 20000 km/ 24h = 833 km/h.

Beispiel 2: 50° Breite:
Erdumfang: U(50°) = 40000 km x cos(50°) = 40000 km x 0,6428 = 25712 km
Geschwindigkeit = 25712 km/ 24h = 1071 km/h.

 
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Achtung: Als "freie" Enzyklopädie bietet Wikipedia keine Gewähr für jederzeitige Korrektheit aller Inhalte

Corioliskraft,   Gaspard Gustave de Coriolis   
Die Wikipediaseite bietet u.a. eine Animation, die den Corioliseffekt veranschaulicht. Dort auch einige tiefergehende Ausführungen (Formeln) sowie wieterführende Links.
Weitere kontextbezogende Begriffe bei Wikipedia:
Hurrikan     Tropischer Wirbelsturm
  
  Anschauliche Experimente zur Erklärung der Corioliskraft [webgeo.de]

 

 

Stand: 20.10.05/zgh => Hurrikane   Klima   Natur & Umwelt   
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