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Wetterthema

27.08.2013

Das Gewicht der Luft

Über unseren Köpfen befindet sich eine mehrere Kilometer dicke Luftschicht. Wieso spüren wir ihr Gewicht nicht?

Sie ist allgegenwärtig, wir atmen sie ständig ein und doch erscheint sie uns als ein Nichts. Aber wenn sie in Bewegung gerät, kann sie dicke Bäume wie Streichhölzer umknicken. Der Luft haftet etwas Mysteriöses an und erst als der Italiener Torricelli im Jahr 1644 das Barometer erfand, wurde man sich ihrer Gewichtskraft bewusst.

Evangelista Torricelli (1608 bis 1647) war der Nachfolger Galieo Galileis als Hofmathematiker des Großherzogs von Toskana. Als er das Gewicht der Luft messen wollte, tauchte er dazu eine mit Quecksilber gefüllte Glasröhre kopfüber in ein Quecksilberbad. Das bei Zimmertemperatur flüssige Metall entwich nicht vollständig aus dem Rohr, im oberen Bereich entstand ein Unterdruck. Torricelli behauptete darauf hin, dass das Quecksilber vom äußeren Luftdruck am vollständigen Entweichen aus dem Glasrohr gehindert wird – er sollte damit Recht behalten.

Die Quecksilbersäule im Inneren ragt etwa 760 mm über den äußeren Flüssigkeitsspiegel hinaus. Also, folgerte Torricelli, entspricht der äußere Luftdruck genau demjenigen, den die 760 mm hohe Quecksilbersäule ausübt. Noch viele Jahre nach Torricelli wird der Luftdruck in mm Hg, also Millimeter Quecksilbersäule oder Torr angegeben. Als Nebenerscheinung sozusagen registrierte der Italiener die Druckschwankungen, die durch den Wetterablauf hervorgerufen werden, konnte sich deren Entstehung jedoch nicht erklären. Trotzdem war er ein Pionier der modernen, auf Messungen basierenden Meteorologie.

Der Normaldruck auf Meereshöhe vom 760 mm Hg entspricht in etwa 1023 Hpa (Hektopascal), der modernen internationalen Einheit des Druckes. Das bedeutet, dass die Luftsäule auf einen Quadratmeter die Kraft ausübt, die einem Gewicht von etwa 10 Tonnen entspricht! Doch wieso spüren wir nichts von dieser gewaltigen Last?

Das besondere am Luftdruck ist, dass er von allen Seiten gleich stark wirkt, also auch von der Seite und von unten. Dies ist der in ruhenden Gasen und Flüssigkeiten wirkende hydrostatische Druck, wie er entsprechend stärker auch unter Wasser wirkt. Wir sind an diesen Umgebungsdruck angepasst und merken ihn deswegen normalerweise nicht. Im Flugzeug wird uns sein Absinken jedoch oft unangenehm bewusst, wenn im Innenohr noch der Bodendruck aufrecht erhalten wird und außen bereits ein deutlich geringerer Luftdruck herrscht.

Mit dem Wissen des normalen Luftdrucks lässt sich auch das gesamte Gewicht der irdischen Atmosphäre abschätzen. Es beträgt etwa 5 Billiarden Tonnen. Ein Bleiwürfel dieses Gewichtes hätte eine Kantenlänge von fast 77 Kilometern.

Dienstag, 27. August 2013

Tim Staeger
ARD-Wetterredaktion

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