Frage an die Physiker hier wg. Luftmolekülen und Wind

[ric]

Hi,

letztens hatte ich folgende Unterhaltung im Kindergarten:

* Was ist eigentlich Wind?
- Das sind die vielen Teilchen in der Luft, die sich in gleiche Richtung bewegen. Weil es so viele sind, sprüst Du sie , obwohl sie so klein sind.
* Ja, aber warum bewegen sie sich?
- Da gibt es einen Haufen von vielen warmen Teilchen, und einen Haufen von vielen kalten Teilchen (Ich weiß, ab hier ist es falsch ) und wenn die aufeinander treffen, dann vermischen sie sich, und diese Bewegung spürst Du als Wind.
* Gehen da die kalten zu den warmen, oder umgekehrt?
- Äh,... das weiß ich jetzt nicht
* wieso weißt Du das nicht?
-

Jetzt stellte ich mir die Frage, warum es zum Teufel Wind gibt, und bin auf folgende Erklärung gekommen:
- Im warmen Bereich gibt es weniger Teilchen, da sie sich stärker bewegen und so mehr Platz brauchen
- Im kalten Bereich bewegen sich die Teilchen weniger und sind dadurch näher beisamen
- treten diese beiden Bereiche in Kontakt, dann nutzen die "kalten" teilchen aus, daß sie im warmen Bereich mehr Platz haben, und bewegen sich dorthin, bis in beiden Beriechen gleich viel Teilchen sind.
- dadurch gleicht sich auch die Temperatur aus.
- Dadurch, daß sich die Erde dreht, und die Sonnen immer unterschiedliche Bereich unseres Planeten erwärmt, gibt es immer Bereiche die unterschiedliche Temperatur haben.

Ist von physikalischen Standpunkt aus diese Argumentation korrekt?

[Spock]

Nö, es ist nämlich umgekehrt. Geh erstmal von einer ausgeglichenen Atmosphäre aus. Dann erwärme ein Gebiet. Durch die höhere Temperatur bewegen sich die Teilchen mehr und brauchen mehr Platz. Es entsteht also ein Überdruck -> Hochdruckgebiet. Dieser wird dadurch ausgeglichen, dass sich die Teilchen in Richtung eines Tiegdruckgebietes bewegen. Dieser Teilchenstrom ist der Wind.
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"Wieviel dieses Märchen von Christus uns un den Unseren genützt hat, ist allbekannt!" (Papst Leo x.)

[nocquae]

Spock hat es richtig erklärt.
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In Deutschland gilt derjenige, der auf den Schmutz hinweist, als viel gefährlicher, als derjenige, der den Schmutz macht.
-- Kurt Tucholsky

[ric]

Dehnt sich das Tiefdruckgebiet dann aus?

[Tso Wang]

Grob gesagt:
Wenn die Sonne bodennahe Luftschichten erwärmt, steigen die erwärmten Luftmassen noch oben. Dadurch entsteht ein bodennahes 'Tief', während darüber (in der höheren Atmosphäre) ein 'Hoch' entsteht. Dort, wo die Sonne den Boden nicht erreicht (Wolken, Staub), ist es genau umgekehrt (unten ein 'Hoch' und oben ein 'Tief', hihihi). Durch Druckausgleich am Boden und in der höheren Atmosphäre entstehen dann die Winde.

:gassho
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Geh' weiter

[nocquae]

[Heike N.]

[ric]

[nocquae]

[ric]

[nocquae]

[Peter]

[Alzi]

[Spock]

[Alzi]

Ric, ich habe eine Idee zu Deinem Problem


Du benötigst eine voluminöse und durchsichtige Kaffeekanne, eine Prise 3x aufgebrühtes Kaffeepulver und ein Stövchen mit Hitzequelle.

Die Kanne mit kaltem Wasser füllen, das Pulver hineingerührt und mittig aufs Stövchen gestellt.
Die Wärmequelle erhitzt das Wasser, das warme Wasser steigt in der Mitte nach oben, dort fließt es Richtung Gefäßwand, dann nach unten, um am Boden von Außen zum Zentrum zu strömen. Diese Strömung wird durch das fein verteilte Kaffeepulver sichtbar.

Die in der Mitte aufsteigende Säule steht für ein Tiefdruckgebiet, die erhitzte "Luft" kühlt sich beim Aufsteigen ab (was zu den typischen Regenfällen eines Tiefs führt), strömt zu den Wänden und von dort nach Unten => Hochdruckgebiet und von da wieder zum "Tief".

Der "Wind" weht am Boden also immer vom Hoch- (Wand) zum Tiefdruckgebiet* (Mitte) [Vorsicht Kinderfalle: das Wasser steigt hoch, es ist jedoch ein Tief], während sich die Luft in der Höhe abkühlt und sich in Richtung Hochdruckgebiet bewegt.

Die Kerze ist dabei die von der Sonne stärker erhitzte Erdoberfläche.


(Global sehen die Luftströmungen natürlich noch etwas anders aus ... )
* vereinfacht dargestellt, denn in der Erdatmosphäre sind es Wirbel.
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Wer heilt hat recht!

[ric]

@Alzi

thx
Das werde ich zu Hause mal ausprobieren, ob man das so schön beobachten kann.

Eine Andere Idee ist, zwei Gruppen von Kindern zu nehmen. In der einen Gruppe haben die Kinder Platz. In der anderen Gruppe stehen sie eng beieinander. Wenn die beiden Gebiete zusammenkommen, soll sich jedes Kind den Platz nehmen, den es braucht --> Teilchen bewegen sich --> Wind.

Wird sicher lustig.

[narziss]

Wann gehst du denn immer in den Kindergarten? Und wer hatte die Idee?

[ric]

[Leony]

Da hätte ich mal eine Frage zu einer bestimmten Art von Wind: zum Passat.

In der Schule hat man uns Folgendes erklärt: Dort, wo die Sonne am höchsten steht, erwärmt sich die Luft am stärksten und steigt auf. So entsteht unten ein Tiefdruck-Gebiet, in das von nördlicheren und südlicheren Gegenden her Luft einströmt. Dadurch entstehen die Passat-Winde. Das sind aber nicht einfach Süd- und Nordwinde, weil die Coriolis-Kraft bewirkt, dass daraus Südost- bzw. Nordostwinde werden.

Meine Frage nun: Warum wehen diese Passat-Winde nicht auch bei uns? Warum nur in Äquatornähe?

Liegt es vielleicht daran, dass in größerer Entfernung vom Äquator die Coriolis-Kraft zu stark wird?
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Gruß, Leony (Gott losgeworden vor vielen Jahren )

[ric]

@Alzi

Es funktioniert nicht richtig.
- Zuerst schwamm der Kaffe oben.
- Als er sich mit Wasser vollgesaugt hat, sank er fast komplett zu Boden.
- Dann habe ich ein Stövchen drunter getan
- Zuerst tat sich nichts
- Nach einigen Minuten konnte man mit viel gutem Willen eine Bewegung ausmachen, die entfernte Ähnlichkeit mit einer Ring hatte
- Allerdings war dieser Ring nur ca 3 cm groß und schwer zu erkennen
- Durch die Erwärmung des Wassers hat dann der Kaffe angefangen seine Farbstoffe abzugeben, und man hat gar nichts mehr erkannt

Ich such jetzt mal ein Kunststoffgranulat, daß ungefähr das spezifische Gewicht von Wasser hat, so daß es im Wasser schwebt. Und dann führ ich den Versuch noch mal durch.

[Spock]

@ Leony: Der Passat weht deshalb nicht bei uns, weil die Winde eiwa 30° vom Zenit in den sogenannten "Rossbreiten" wieder absinken, wobei sie die Landstriche dort austrocknen.

Die Coriolis-Kraft wirkt sich bei uns aber in der Tat stärker aus. Wir befinden uns ja in einer Westwindzone. Das kommt daher, dass die Luft, die aus niedrigeren Breiten kommt einen höheren Impuls hat, der von der Drehung der Erde nach Osten kommt. Das bedeutet, dass die Erde inklusive der Atmosphäre am Äquator eine höhere Rotationsgeschwindigkeit hat, als bei uns. Diese Rotation behält die Luft bei, wenn sie nach Norden abdriftet, weshalb sie dort schneller rotiert, als die Erde. Dieser Effekt ist umso stärker, je weiter du in die Höhe gehst. In einigen km Höhe beginnen die Jetstreams. Das sind schnelle Winde von über 500 km/h, die u.a. auch dafür sorgen, dass ein Flug von Europa in die USA länger dauert, als umgekehrt.
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"Wieviel dieses Märchen von Christus uns un den Unseren genützt hat, ist allbekannt!" (Papst Leo x.)

[nocquae]

IM PRINZIP ist das bei den Passatwinden der gleiche Mechanismus, wie bei jedem Hoch/-Tiefdruck System: Die Corioliskraft sorgt dafür, dass sich (auf der Nordhalbkugel) die Winde mit dem Uhrzeigersinn [anti-zyklonal] aus einem Hochdruckgebiet heraus und gegen den Uhrzeigersinn [zyklonal] in ein Tiefruckgebiet hineindrehen.
Wie Rebecca aber schon richtig angemerkt hat: ein Hochdruck'gebiet' ÜBER einem Tiefdruck'gebiet' ist physikalisch unmöglich, auch wenn das in der Schule gerne auf diese Weise vereinfachend dargestellt wird. (Das Gewicht der Luft in größerer Höhe lastet ja immer auf der darunter liegenden Erdoberfläche)
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-- Kurt Tucholsky

[Alzi]

[Leony]

[Spock]

Durch das Aufsteigen der Luft am Äquator entstehrt dort am Boden ja ein Unterdruck. Um diesen auszugleichen, entsteht ein Sog zum Äquator hin. Da der Luftausgleich immer einen möglichst kurzen Weg sucht, wirkt er irgendwann auf die den Äquator verlassenden Höhenwinde stärker, als auf die Luftmassen in höheren Breiten.
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[caballito]

[nocquae]

[Spock]

Mein Beitrag sollte ja auch eher zur Veranschaulichung dienen. Allerdings muss ich auch zugeben, dass ich den Geographie-Kurs damals nicht bis zu Ende besucht habe, da ich nach den Streiks, die auch damals waren keine Lust mehr hatte
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[caballito]

[nocquae]