Gerd Heinz
Gestern machten wir mal wieder eine Bootstour. Vom Seddinsee bei Gosen fuhren wir in Richtung Schmöckwitz, von dort aus den Langen See nach Köpenick hinauf, weiter über den Müggelsee nach Klein-Venedig und über den Gosener Kanal zurück zum Seddinsee. Am strahlend blauen Himmel begegneten uns viele, einzelne Wolken und Wolkenfelder. Man konnte interessantes beobachten.
Wolken bringen uns den Regen. Viel Regen! Und dieser wiegt tausende oder millionen Tonnen! Wie kann es sein, daß diese vielen Tonnen Wasser stundenlang am Himmel stehen und nicht einfach herabfallen? Statt herunter zu fallen, können wir Wolken lange Zeit beobachten. Bei Sonnenschein stehen sie scheinbar stabil am Himmel und denken gar nicht daran, herunterzufallen. Wie kann das sein?
Kann man diese Mechanik - auch als Thermodynamik bezeichnet - irgendwie verstehen? Was geht da eigentlich vor am Himmel?
Schauen wir in die Wikipedia nach dem Begriff "Wolke", so wird schnell klar, daß wir nach der Lektüre nicht schlauer sind, als zuvor. Die Beschreibung hilft nicht wirklich, die Wolkenmechanik zu verstehen. Hier werden Indizien aufgezählt und Kategorien gebildet. Wikipedia wird wohl inzwischen meist von Experten für Experten geschrieben.
Fahren wir mit einem Motorboot bei strahlendem Sonnenschein und einigen Wolken auf einem großen See, so können wir interessantes beobachten.
Fahren wir aus dem Sonnenschein unter eine Wolke, so bläst uns der Wind von vorn entgegen. Sind wir unter der Wolke, ebt der Wind ab, um sofort wieder aufzufrischen, wenn wir unter der Wolke durch sind und wir wieder den Sonnenschein erreichen. Plötzlich kommt wieder Wind auf, nun allerdings von hinten! Wieso hat sich der Wind gedreht? Zunächst glaubt man an Zufall.
Erst einmal aufmerksam geworden, beobachteten wir dieses Schauspiel fortan bei jeder weiteren Wolke. Wäre es denkbar, daß der Wind durch das Gewicht der Wolke selbst entsteht?
Auch beobachteten wir zwischen zwei Wolken, daß sich die Wellenform des Sees verändert. Zwischen zwei Wolken werden die Wellen "spitz" und kräuseln sich eigenartig, eine Wellenform ist eigentlich nicht mehr zu erkennen, weil sich die Wellen beider Wolken begegnen und miteinander interferieren.
Luft hat eine Eigenart. Sie kann umso mehr Wasser aufnehmen, je höher die Temperatur wird. Das Hygrometer zeigt an, daß die relative Luftfeuchte (in Prozent) sinkt. Sinkt die Temparatur hingegen, so steigt die relative Luftfeuchte. Irgendwann hat sie dann bei weiterer Abkühlung die 100% erreicht und wir beobachten Nebelbildung. Dieser Kondensationspunkt des verdunstenden Wassers wird als Taupunkt bezeichnet.
Die relative Luftfeuchte wird von jedem Hygrometer im Haushalt angezeigt. Beträgt sie 100%, so kondensiert Feuchtigkeit an Gegenständen, Decken, Böden und Wänden. Der Keller wird feucht und muffig.
Je höher der Luftdruck steigt, desto höher wird die molekulare Bewegung der Luftmoleküle. Wir kennen das von der Fahrrad-Luftpumpe. Sie wird beim Pumpen immer heißer. Die Temperatur steigt bei höherem Druck. Sie fällt, sobald sich der Druck verringert. Dieser Beobachtung verdanken wir unseren Kühlschrank. Dort, wo sich die Luft entspannt, wird sie kalt. Der Kompressor an der Rückseite des Kühlschranks wird hingegen heiß.
Luft hat ein Gewicht. In 10 km Höhe ist der Luftdruck niedrig, nahe dem Boden ist er am höchsten. Deshalb mißt ein als Thermometer bezeichnetes Instrument, daß es weiter oben kühler ist, als am Boden.
Nehmen wir an, wir befinden uns in einem riesigen Gebiet, in welchem die Luft überall die gleiche absolute Wasserkonzentration (in g/m³) hat.
Was passiert bei Erwärmung bodennaher Luft? Sie steigt auf. Dabei kühlt sie aufgrund sinkenden Luftdrucks ab. Die Abkühlung führt zu steigender, relativer Luftfeuchte. Die Luft steigt weiter auf, bis der Kondensationspunkt (Taupunkt) erreicht ist. Dort entsteht Nebel. Wolkenbildung setzt ein.
Von oben scheint die Sonne auf die sich bildende Wolke. Der Nebel absorbiert die Sonneneinstrahlung und erwärmt sich. Die oberste Wolkenschicht steigt weiter auf, gut zu beobachten bei Cummulus-Wolken. Aber irgendwann ist dennoch der Taupunkt erreicht. Aus der Luftmasse, die gerade noch homogenen war, entsteht eine Wolke.
Das Problem: Der Nebel ist schwerer als Luft. Dort, wo ihn die Sonne nicht erreicht - an der Unterseite der Wolke - kühlt er stark ab und fällt heftig nach unten. Beim Sinken steigt nun aber der Luftdruck. Damit steigt die Temperatur wieder.
Beim Fallen der Nebeltröpfchen steigt die Temperatur solange an, bis die relative Luftfeuchte wieder unter 100% (Taupunkt) gesunken ist. Genau hier endet die Wolke auf der Unterseite. Unterhalb der Wolke beobachten wir nur noch einen starken Fallwind. Am Boden ankommend verwandelt dieser sich in den Wind, den wir bei der Bootsfahrt beobachtet haben.
Während die Luft in sonnigen Gebieten aufsteigt und von Segelfliegern als Thermik genutzt wird, sinkt sie unter den Wolken permanent nach unten. Dort bekommt der Segelflieger Schwierigkeiten. Das Flugzeug verliert an Höhe.
Die Luft bei blauem Himmel und Sonnenschein wird erwärmt. Sie dehnt sich aus, der Luftdruck steigt. Unter bewölktem Himmel kühlt sie permanent ab, dort zieht sie sich zusammen und der Luftdruck fällt.
Unser Barometer hilft: Es zeigt schon stundenlang vor dem Erscheinen des schönen Wetters an, daß der Luftdruck steigt. Ein Hochdruck-Gebiet ist im Anmarsch.
Wolken sind nichts statisches. Eine Wolke erzeugt eine stets abwärtsgreichtete Luftströmung durch deren winzige Wassertropfen, die schwerer als Luft sind. Sie "lebt" in ihrem eigenen Fallwind. An der Oberseite ist es kalt. Der Taupunkt (die Kondensationstemperatur) wird unterschritten, Kondensation und Nebel setzen ein. An der Unterseite der Wolke sorgt steigender Luftdruck dafür, daß sich der Nebel wieder auflöst, weil der Taupunkt überschritten wird.
Siehe auch einen mehrkanaligen Temperatur- und Luftfeuchte- Sensor als Arduino-Projekt (DHT10) zur Berechnung der absoluten Luftfeuchte (absHum in g/m³) und des Taupunktes (dewP in Grad Celsius) aus Temperatur (in Grad Celsius) und relativer Luftfeuchte (in Prozent).
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Created 2026/08/31
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