Corioliskraft

Um die Kraft, die der französische Mathematiker und Physiker Gaspard Gustave de Coriolis 1835 beschrieb, verstehen zu können, erfordert es ein wenig Vorstellungsvermögen.Der Ausgangspunkt: Die Erde dreht sich, in 24 Stunden einmal um sich selbst. Das hat für unterschiedliche Orte unterschiedliche Folgen: Ein Gegenstand in Booué im Äquatorstaat Gabun legt in 24 Stunden 40 000 Kilometer zurück, denn so groß ist hier, direkt auf dem Äquator, der Erdumfang. Auf die Stunde umgerechnet erreicht der Gegenstand damit eine Geschwindigkeit von 1666 Km/h*.

Corioliskraft
Wie viele Kilometer ein Gegenstand in 24 Stunden zurücklegt, hängt davon ab, auf welchem Breitengrad er sich befindet.  | Bild: Das Erste

Ganz anders sieht das in Frankfurt aus. Die Stadt liegt auf dem 50. Breitengrad, das heißt: Auf der Erdkugel viel weiter im Norden, wo der Erdumfang mit rund 25 000 Kilometer deutlich kleiner als in Booué ist. Das heißt: Ein Gegenstand in Frankfurt legt in 24 Stunden nur rund 25 000 Kilometer zurück, das entspricht einer Geschwindigkeit von 1041 km/h – gut 600 km/h langsamer als der Gegenstand auf dem Äquator.

Und so geht das weiter: Je weiter man Richtung Pol geht, umso kleiner werden die Erdumfänge, bis sie am Pol O Km betragen. Ein Gegenstand, der genau auf dem Nord- oder Südpol liegt, dreht sich in 24 Stunden zwar einmal um die eigene Achse, hat aber – da er sich ja nicht von der Stelle bewegt – eine Geschwindigkeit von 0 km/h.

Die Corioliskraft ist eine Trägheitskraft

An dieser Stelle kommt nun die Corioliskraft ins Spiel. Sie ist eine Trägheitskraft, wie sie in rotierenden Systemen immer auftritt. Kleines Gedankenspiel: Nehmen wir mal an, ein kleines Luftteilchen könnte mit Lichtgeschwindigkeit von Booué nach Frankfurt fliegen, es würde also auf seiner Reise fast keine Zeit verlieren. Dann hätte es dort bei seiner Ankunft trotzdem ein Problem: Frankfurt wäre nämlich noch gar nicht da! Denn: Es liegt ja auf einem Breitenkreis, der sich langsamer dreht. Von außen betrachtet sieht das nun so aus: Das Teilchen ist vorausgeeilt, oder – anders gesagt: Es wurde nach rechts abgelenkt.

Warum entstehen Hochs bei den Azoren?  | Video verfügbar bis 05.01.2023

Und genau das ist mit der Äquatorluft geschehen, die in der Animation nach Norden strömen möchte. Bei etwa dem 30. Breitengrad ist sie durch die Corioliskraft so weit nach rechts abgelenkt worden, dass sie nun nicht mehr nach Norden sondern -parallel zum Breitenkreis- nach Westen fließt. Da immer mehr Luft vom Äquator nachdrängt, wird sie nach unten gepresst. Diesen starken Druck der Luft von oben auf die Erdoberfläche kann man messen, ein Hochdruckgebiet entsteht.

Was passiert aber, wenn ein Teilchen in der Gegenrichtung von Norden nach Süden will, also von Frankfurt (50°N) nach Booué (0°)? Dann ist es umgekehrt. Das Teilchen kommt von einer langsameren auf eine schnellere Scheibe. Das heißt: Wenn es – nehmen wir wiederum an: ohne Zeitverlust- am Zielort Booué ankommt…. ist Booué  schon weg! Aus Sicht des Teilchen würde es also wieder nach rechts abgelenkt. Das lässt sich für den ganzen Erdball verallgemeinern: Jede Bewegung von Äquator Richtung Pol wird auf der Nordhalbkugel  durch die Corioliskraft nach rechts, jede auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt.

Corioliskraft
Die Corioliskraft verdankt ihren Namen einem französischen Physiker und Mathematiker. | Bild: Das Erste

Die Corioliskraft ist somit auch der Grund, warum die Luft, die in der Hadley-Zelle zurück zum Äquator fließt, zu einem Wind wird, der nach Südwesten weht. Da man aber Winde nicht nach der Richtung benennt, in die sie wehen, sondern nach der, aus der sie kommen, ist dies ein Nordostwind, der auch einen Namen trägt: "Passat".

*nur mal zum Vergleich: Ein Airbus A 380 schafft gerade mal 1020 km/h, die höchste jemals gefahrene Formel 1-Geschwindigkeit liegt bei 370,1 km/h (Kimi Räikkönen 2005 in Monza)