Corioliskraft

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Bewegung eines Körpers vom Mittelpunkt einer rotierenden Scheibe ohne Reibung nach außen; oben: im ruhenden Bezugssystem bewegt er sich gleichförmig geradlinig; unten: im mitrotierenden Bezugssystem hingegen auf einer spiralförmigen Bahn.

Die Corioliskraft ist eine Trägheitskraft, die in rotierenden Bezugssystemen auftritt, z. B. auf einer sich drehenden Scheibe oder Kugel. Durch die Corioliskraft wird ein normalerweise geradlinig bewegter Körper senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung ablenkt und folgt daher einer gekrümmten Bahn. Diese Gesetzmäßigkeit wurde erstmals 1775 von Pierre-Simon Laplace (1749-1827) abgeleitet, aber erst 1835 ausführlich von Gaspard Gustave de Coriolis (1792-1843) beschrieben.

Die Coriolisbeschleunigung LaTeX: \vec a_c ist umso größer, je größer die Geschwindigkeit LaTeX: \vec v des Körpers und die Winkelgeschwindigkeit LaTeX: \vec \omega der Rotation ist:

LaTeX:  \vec a_c = -2\,\vec \omega \times \vec v

Daraus folgt für die Corioliskraft LaTeX: \vec F_c, die auf einen Körper mit der Mass LaTeX: m einwirkt:

LaTeX: \vec F_c = m \vec a_c = -2\,m \vec \omega \times \vec v
Das Barische Windgesetz für die Nordhalbkugel.

Der Corioliseffekt hat auf der um die Erdachse rotierenden Erde einen großen Einfluss auf die Wind- und Wasserströmungen und damit auch auf das Klima. Da die Wirkung des Corioliseffekts auf der Erdoberfläche von der geographischen Breite LaTeX: \varphi abhängt, bewegen sich die Massen nicht auf „Trägheitskreisen“ sondern auf spiralförmigen Bahnen. Auf der Nordhalbkugel erfolgt die Bewegung im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. Aus dem selben Grund dreht sich auch die Schwingungsebene des Foucaultschen Pendels auf der Nordhemisphäre im Uhrzeigersinn und auf der Südhemisphäre in gegensätzlicher Richtung. Bei Windströmungen ist es so, dass nach dem Barischen Windgesetz die in ein Tiefdruckgebiet strömenden Luftmassen linksherum rotieren, die aus einem Hochdruckgebiet strömenden hingegen rechtsherum. Genau umgekehrt ist es auf der Südhalbkugel. Nach Christoph Buys Ballot (1817-1890) wird dieses Windgesetz auch Buys-Ballot-Regel genannt.

Entgegen einer weitverbreiteten Meinung wird die Drehrichtung des Wasserstrudels im Auslauf eines Waschbeckens oder einer Badewanne nicht durch die Corioliskraft bestimmt.

Siehe auch

Literatur

  • Christian Gerthsen, Dieter Meschede: Gerthsen Physik. 23. Auflage. Springer-Verlag, 2006, ISBN 3-540-25421-8
  • Anders O. Persson: The Coriolis Effect: Four centuries of conflict between common sense and mathematics. Part I: A history to 1885. In: History of Meteorology. Band 2, 2005, S. 1–24 pdf
  • Pierre-Simon Laplace: Recherches sur plusieurs points du système du monde. In: Mémoires de l’Académie Royale des Sciences. Band 88, 1775, S. 75–182 online
  • Gaspard Gustave de Coriolis: Memoire sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps. In: Journal de l’École polytechnique. Nr. 15, 1835, S. 142–154 pdf