Corioliskraft
Die Kraft, die auf bewegende Körper in einem rotierenden System wirkt, wird als Corioliskraft bezeichnet. Ein Beispiel hierfür sind die Passatwinde. Erfahrt, warum Winde abgelenkt werden und welchen Einfluss dies auf das globale Windsystem hat. Seid ihr neugierig geworden? Weitere Informationen dazu und noch viele weitere spannende Details erwarten euch im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Corioliskraft
Corioliskraft – Definition
Eine kurze Corioliskraft-Definition besagt, dass es sich hierbei um eine Scheinkraft handelt, die sich in einem rotierenden System auf einen Körper, der sich bewegt, auswirkt. Ein rotierender Körper ist beispielsweise die Erde.
Corioliskraft – einfach erklärt
Die Corioliskraft lässt sich genauer mithilfe der Passatwinde erklären. Zwischen dem Äquator und dem nördlichen und südlichen Wendekreis gibt es Luftströmungen. Diese verlaufen jedoch nicht in gerader Nord-Süd-Richtung. Sie werden durch die Rotation der Erde abgelenkt.
Orte, die sich auf unterschiedlichen Breitenkreisen der Erde befinden, bewegen sich mit der Erdrotation in der gleichen Zeit unterschiedlich weit. Dies liegt daran, dass sie unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten haben. Mit steigender Entfernung vom Äquator sinkt der zurückzulegende Weg während einer Erdrotation, daher wird die Bahngeschwindigkeit langsamer.
Weht ein Wind vom Äquator in Richtung Wendekreis, verändert dieser jedoch im Gegensatz zur Erde nicht seine Bahngeschwindigkeit. Dadurch ist er sozusagen schneller als die Bahngeschwindigkeit am Wendekreis. Aus diesem Grund werden die Winde abgelenkt. Auf der Nordhalbkugel werden sie nach rechts abgelenkt. Wehen Winde von Süden nach Norden, „biegen sie also nach Osten ab“.
Vom nördlichen Wendekreis nach Süden strömende Luftmassen werden auf der Nordhalbkugel ebenfalls nach rechts abgelenkt. Dies bedeutet, dass sie also nach Westen abbiegen. Deshalb wehen die Passate nördlich des Äquators aus nordöstlicher Richtung und man bezeichnet sie als sogenannte Nordostpassate.
Schlaue Idee
Beobachte einmal einen Fluss. Bei großen Flüssen wie dem Amazonas führt die Corioliskraft dazu, dass Wasserströmungen auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt werden.
Auf der Südhalbkugel finden die beschriebenen Prozesse ebenfalls, jedoch in umgekehrter Richtung, statt. Somit wehen südlich vom Äquator die Winde vom südlichen Wendekreis in Richtung Äquator aus Südosten. Man spricht hier von den Südostpassaten.
Als innertropische Konvergenzzone (ITC) bezeichnet man den Bereich, in dem die Südost- und Nordostpassate aufeinandertreffen. Für die Corioliskraft ist das Vorangegangene also eine Erklärung.
Corioliskraft – Auswirkungen Erde
Die Corioliskraft wirkt sich auf das globale Windsystem aus. Beispiele hierfür sind, wie bereits erwähnt, der Nordost- und Südostpassat.
Die Abbildung zeigt die sich auf die Erde auswirkende Corioliskraft und die durch sie abgelenkten und zum Äquator strömenden Passatwinde. Die Auswirkungen der Corioliskraft sind also auch am Äquator zu spüren.
Wie bereits beschrieben beeinflusst die Corioliskraft die Richtung der Winde. Die Corioliskraft ist somit auch ein wichtiges Thema der Geografie.
Wusstest du schon?
Die Corioliskraft beeinflusst nicht nur das Wetter, sondern auch die Flugbahnen von Flugzeugen und Raketen. Pilotinnen und Piloten sowie Astronautinnen und Astronauten müssen diese Kraft bei ihren Berechnungen berücksichtigen, um genau ans Ziel zu kommen.
Ausblick – das lernst du nach Corioliskraft
Erforsche die Auswirkungen der Corioliskraft auf Wetterphänomene! Lerne, wie Wetter entsteht und wie Wind auf unserer Erde entsteht.
Zusammenfassung – Corioliskraft
- Die Corioliskraft ist eine Scheinkraft, die in rotierenden Systemen, wie der Erde, auf bewegte Körper wirkt, z. B. auf Luftströmungen.
- Durch die Erdrotation werden Winde abgelenkt. Auf der Nordhalbkugel biegen sie nach rechts ab, auf der Südhalbkugel nach links, was die Nordost- und Südostpassate erklärt.
- Orte auf verschiedenen Breitenkreisen der Erde haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten eine unterschiedliche Bewegung, was die Ablenkung der Winde verursacht.
- Die Corioliskraft beeinflusst das globale Windsystem, einschließlich der Passatwinde und deren Richtung.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Corioliskraft
Transkript Corioliskraft
Die Luftströmungen zwischen dem Äquator und den Wendekreisen verlaufen nicht in direkter Nord-Süd-Richtung. Sie werden durch die Erdrotation abgelenkt. Warum ist das so? Orte auf unterschiedlichen Breiten wandern mit der Erdrotation in der gleichen Zeit verschieden weit, sie haben unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten. Je weiter ein Ort vom Äquator entfernt liegt, desto kürzer ist der zurückgelegte Weg während einer Erddrehung und desto langsamer ist seine Bahngeschwindigkeit. Weht ein Wind vom Äquator in Richtung Wendekreis, behält er seine ursprüngliche Bahngeschwindigkeit bei, er eilt der Erdrotation voraus. Dadurch wird er auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt und biegt nach Osten ab. Auch nach Süden strömende Luftmassen werden auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt, sie biegen nach Westen ab. Daher wehen die Passatwinde nördlich des Äquators aus Nordosten, die Nordostpassate. Auf der Südhalbkugel verläuft alles genau umgekehrt. Die Ablenkung erfolgt dort immer nach links. Südlich des Äquators wehen also die Passatwinde aus Südosten, die Südostpassate. Diese Erscheinung ist als Coriolis Effekt bekannt. Der Bereich, in dem die Nordostpassate und die Südostpassate aufeinandertreffen, man sagt auch, sie konvergieren, wird als innertropische Konvergenzzone bezeichnet, kurz ITC.
Corioliskraft Übung
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Zeige die verschiedenen Geschwindigkeiten durch die Erdrotation auf.
TippsDie Erde steht nicht still, sondern sie dreht sich. Durch diese Drehung werden die Luftströme abgelenkt.
Je weiter weg ein Ort vom Äquator ist, desto kürzer ist der Erddrehungsweg und desto langsamer ist dort die Geschwindigkeit.
LösungDie Erkenntnisse aus dieser Übung sind super spannend:
- Die Erde dreht sich ja einmal pro Tag um sich selbst.
- Am Äquator ist die Bahnlänge am längsten. Die Äquatorlänge misst ca. 40.075 km.
- Teile die Länge des Äquators durch die 24 Stunden des Tages.
- Dann erhältst du die Geschwindigkeit der Erdrotation am Äquator: ca. 1.670 km pro Stunde.
- Der Umfang des nördlichen Polarkreises misst nur ca. 15.996 km.
- Teile auch diese Länge durch die 24 Stunden des Tages.
- Und deine Erkenntnis: Hier dreht sich die Erde ja wirklich viel langsamer: ca. 666 km pro Stunde.
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Fasse die Ablenkung der Luftmassen durch die Erdrotation zusammen.
TippsDie Geschwindigkeit der Luftmassen orientiert sich am Ort des Entstehens.
Am Äquator ist die Bahngeschwindigkeit am höchsten. Bewegt sich ein Wind von dort weg, ist er stets schneller als die Erdoberfläche. Die Ablenkung erfolgt also nach Osten.
An den Polen ist die Bahngeschwindigkeit am langsamsten. Bewegt sich ein Wind von dort weg, ist er stets langsamer als die Erdoberfläche. Die Ablenkung erfolgt also nach Westen.
LösungMerke dir also Folgendes:
$\rightarrow$ Die Winde behalten die Geschwindigkeit des Ursprungsortes bei.
- Dadurch sind sie vom Äquator weg schneller unterwegs als die unter ihnen drehende Erdoberfläche.
- Starten sie von den Polen, sind sie langsamer unterwegs als die unter ihnen drehende Erdoberfläche.
- Auf der Nordhalbkugel in Richtung rechts und auf der Südhalbkugel in Richtung links.
- Die Corioliskraft wirkt auf Luftmassen (Winde) und auf die Meeresströmungen.
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Untersuche die planetarische Zirkulation.
TippsEin Ausgleich vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet findet statt.
Aus diesem Druckausgleich entstehen regionale Windsysteme.
Neben den regionalen Winden gibt es globale Windsysteme, die bestimmten Mustern folgen und planetarische Zirkulation genannt werden.
LösungJetzt bist du langsam ein richtiger Windexperte.
- Du weißt, dass Winde durch natürliche Ausgleichsströmungen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten entstehen.
- Neben diesem Ausgleich sind weitere Faktoren ausschlaggebend: unter anderem die Intensität der Sonnenstrahlung und die Corioliskraft.
- Würde die Erde kaum oder gar nicht rotieren, gäbe es auf der Welt wohl ein sehr einfaches Windsystem: 1. Warme Luft steigt am Äquator auf. 2. Diese sinkt auf dem Weg zu den Polen ab und 3. fließt am Boden wieder zurück.
- Aber die Erde dreht sich eben mit dieser enormen Geschwindigkeit und dadurch entstehen drei große Windkreisläufe.
- Du kannst sie in der Abbildung verorten: Hadley-Zelle, Ferrel-Zelle und Polare-Zelle.
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Charakterisiere die Passatwinde.
TippsAm Äquator bewegen sich die Luftmassen: Es kommt zum Aufstieg warmer Luft.
Bei der Äquatorialen Tiefdruckrinne liegen viele Tiefdruckgebiete nebeneinander. Denn beim Aufstieg warmer Luft sinkt der Druck am Boden.
Rund um den 30. Breitengrad sind die Luftmassen abgekühlt und sinken wieder ab.
LösungDie Winde der Welt... Die Natur hat mal wieder alles clever zusammengefügt.
- Es gibt Windsysteme, die sich in bestimmten Gebieten etabliert haben.
- Man nennt dieses Phänomen Planetarische Zirkulation oder Globale Windsysteme.
- Die Hadley-Zelle ist ein Beispiel: Warme Luft steigt am Äquator auf. Dort entsteht die Äquatoriale Tiefdruckrinne, auch Innertropische Konvergenzzone genannt.
- Die warme Luft zieht in Richtung der Pole und kühlt ab. Deshalb sinkt sie ab und wird als Passatwind wieder zurück zum Äquator getragen.
- In der Abbildung kannst du die Richtung der Zirkulation erkennen.
- Erfolgt sie im oder gegen den Uhrzeigersinn? Ja richtig, gegen den Uhrzeigersinn...
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Definiere die Passatwinde.
TippsNordostpassat weht, wie der Name schon sagt, aus Nordosten.
LösungAuf der Erde gibt es viele verschiedene Windströmungen.
- Ziemlich bekannte Windströmungen sind die Nordost- und Südostpassate.
- Diese Passatwinde kommen zwischen dem Äquator und etwa dem 30° Breitengrad Nord und Süd vor.
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Analysiere die verschiedenen globalen Windsysteme.
TippsDie Innertropische Konvergenzzone wird auch als Äquatoriale Tiefdruckrinne bezeichnet.
Die Umkehr der Winde zurück zum Äquator entsteht durch die Ansaugung der Luft vom Äquator-Tiefdruckgebiet.
Bei den Polaren Ostwinden ziehen die Winde vom polaren Hoch zum subpolaren Tief. Die Corioliskraft lenkt die Winde wieder ab: im Norden nach rechts und im Süden nach links.
In Deutschland liegen wir in der Westwindzone.
LösungDie Planetarische Zirkulation hat wirklich viel zu bieten, oder?
Wichtige Grundlagen sind immer
$\rightarrow$ die Intensität der Sonneneinstrahlung,
$\rightarrow$ die Ausgleichsbewegung der Luftmassen vom Hochdruck zum Tiefdruck sowie
$\rightarrow$ die Ablenkung der Bewegung durch die Corioliskraft.
Und daraus entstehen dann die hier beschriebenen vielfältigen Windsysteme.
Versuche nochmal selbst, die Passatwinde, die Westwinde und Polarwinde zu beschreiben. Binde dabei die Corioliskraft und deren Ablenkungsrichtungen auf der Nord- und Südhalbkugel ein.
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