Corioliskraft
Winde auf der Südhalbkugel werden nach links, auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt.
Aber warum ist das so ?
Dies liegt an der Corioliskraft, für deren Entstehen die Erdrotation verantwortlich ist.
Für eine Umdrehung von West nach Ost benötigt die Erde (rund) 24 Stunden.
Allerdings drehen sich manche Orte schneller als andere, da die Erde annähernd die Gestalt einer Kugel hat. Orte am Äquator legen pro Tag eine längere Strecke zurück als Orte, die näher an den Polen liegen.
Diese Geschwindigkeit, mit der sich ein Ort durch die Erddrehung fortbewegt, wird als Bahngeschwindigkeit bezeichnet. Die Bahngeschwindigkeit kann mit Hilfe der Formel Geschwindigkeit = (Strecke/Zeit) berechnet werden.
Da die Länge des Äquators rund 40 075 km beträgt und eine Erdumdrehung 24 Stunden dauert, beträgt die Bahngeschwindigkeit für alle Orte, die am Äquator liegen, rund 1 670 km/h.
Der 50. Breitengrad hat etwa einen Umfang von 28 337 km, daher beträgt die Bahngeschwindigkeit für Orte entlang dieses Breitengrades rund 1 180 km/h.
Alle Orte, die auf dem 50. Breitengrad liegen, bewegen sich also langsamer als jene, die am Äquator liegen.
Die Bahngeschwindigkeit ist somit am Äquator am größten und nimmt jeweils zu den Polen hin ab.
Für das Verständnis der Corioliskraft betrachten wir folgendes Experiment:
Ausgehend von einem Punkt am Äquator wird ein Stein mit Hilfe einer Steinschleuder in Richtung eines Ortes, der sich auf dem 50. Breitengrad befindet, geschleudert.
Durch die unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten bewegt sich unser Standort am Äquator schneller nach Osten als der Zielort auf dem 50. Breitengrad.
Während der Stein zu seinem Ziel unterwegs ist, bewegt sich der Zielort mit einer Geschwindigkeit von rund 1 180 km/h und der Startort mit einer Geschwindigkeit von rund 1 670 km/h nach Osten.
Der Startort bewegt sich also rund 1,4 mal schneller nach Osten als der Zielort.
Aber wie bewegt sich nun der Stein ?
Der Stein behält die Bahngeschwindigkeit des Ortes am Äquator,
also 1 670 km/h.
Durch den Impulserhaltungssatz bleibt der Impuls in einem abgeschlossenen System erhalten. Die Bewegung des Steins nach Osten wird somit nicht von seiner Bewegung nach Norden beeinflusst.
Der Stein bewegt sich daher auf der Karte weiter nach Osten als der Zielort selbst. Er wird also nach rechts abgelenkt, was als Corioliskraft bezeichnet wird.
Die Corioliskraft entsteht, weil die Bahngeschwindigkeit auf Startort und Zielort unterschiedlich groß ist. Ferner bleibt die Bahngeschwindigkeit erhalten, wenn sich Objekte nach Norden oder nach Süden, also in Richtung der Pole bewegen.
Für den umgekehrten Fall (Startort auf dem 50. Breitengrad,
Zielort auf dem Äquator) gilt folgendes:
Die Bahngeschwindigkeit des Zielortes ist diesmal rund 1,4 mal so groß wie jene des Startortes. Der Stein bewegt sich diesmal langsamer, da er die Bahngeschwindigkeit des Startpunktes beibehält.
Der Punkt am Äquator ist also schneller in Richtung Osten unterwegs als der Stein, der Zielort legt also die 1,4-fache Strecke des Startpunktes zurück.
Daher wird der Stein nach Westen, also wieder nach rechts abgelenkt.
Und wie sieht die Ablenkung auf der Südhalbkugel aus ?
Befindet sich der Startpunkt am Äquator und das Ziel etwa auf dem 30. Breitengrad der Südhalbkugel, so betragen die Bahngeschwindigkeiten 1 670 km/h und 1 446 km/h.
Die Bahngeschwindigkeit des Startortes ist rund 1,15 mal so groß wie jene auf dem 30. Breitengrad.
Wiederum behält der Stein seine ursprüngliche Bahngeschwindigkeit bei und ist somit schneller als der Zielort auf der Südhalbkugel.
Somit bewegt sich der Stein weiter nach Osten als der Zielort und der Stein wird nach links abgelenkt.
Ebenso wird der Stein beim Wurf vom 30. Breitengrad auf der Südhalbkugel in Richtung des Äquators nach links abgelenkt, da sich der Zielort am Äquator schneller nach Osten dreht als der Startpunkt auf der Südhalbkugel.
Die Corioliskraft bewirkt auf der Nordhalbkugel Ablenkungen nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links. Dies gilt nicht für Steine, sondern insbesondere auch für Winde:
Auf der Nordhalbkugel bewegen sich die Luftmassen in den mittleren Breiten von Süden nach Norden, die Winde werden nach rechts abgelenkt, es entsteht die Westwindzone.
In den niederen Breiten bewegen sich die Luftmassen von Norden nach Süden, die Winde werden wiederum nach rechts abgelenkt und es entsteht der Nordostpassat.
Auf der Südhalbkugel bewegen sich die Luftmassen in den mittleren Breiten von Norden nach Süden, die Winde werden nach links abgelenkt, es entsteht wieder eine Westwindzone.
In den niederen Breiten bewegen sich die Luftmassen von Süden nach Norden, die Winde werden wiederum nach links abgelenkt und es entsteht der Südostpassat.