Die Rotation der Erde erzeugt den größten Teil unseres Wetters; der Temperaturwechsel zwischen Tag und Nacht für den Anfang sowie das komplexe System von Winden und Strömungen, die stürmisches oder sonniges Wetter in jeden Winkel der Erde bringen. Nicht nur das, Stürme und Schönwettersysteme (Tiefs und Hochs) selbst werden durch eine besondere Folge der Erdrotation, den Coriolis-Effekt, dazu gebracht, sich in entgegengesetzte Richtungen zu drehen.
Auf der Nordhalbkugel hat alles, was sich in der Luft befindet und sich auf einem geraden Weg in jede Richtung bewegt – nach Osten, Westen, Norden oder Süden – die Tendenz, nach rechts abzulenken, während es auf der Südhalbkugel die entgegengesetzte Neigung hat. Diese Tendenz ist nach dem französischen Ingenieurprofessor Gustave-Gaspard de Coriolis benannt, der sie 1835 entdeckte. Sie ist so allgegenwärtig, dass sogar Artilleriegeschütze mit großer Reichweite speziell kalibriert werden müssen, um sie auszugleichen; andernfalls würden sie ihre Ziele verfehlen.
Warum also der Unterschied zwischen Nord- und Südhalbkugel? In beiden Hemisphären geht die Sonne im Osten auf und im Westen unter, aber das war es mit den Ähnlichkeiten, denn die nördliche Hemisphäre und die südliche Hemisphäre rotieren in entgegengesetzte Richtungen. Aber wie kann das sein? Wie können sich zwei Hälften eines einzelnen Planeten in entgegengesetzte Richtungen drehen? Es ist eines der tiefgreifenden Paradoxe rotierender Kugeln, aber es kann mit einem einfachen Gedankenexperiment gelöst werden.
Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einem Raumschiff, das sich der Erde von oberhalb des Südpols nähert. Sie würden auf einen Planeten herabsteigen, der sich im Uhrzeigersinn dreht. Aber nehmen Sie dasselbe Raumschiff und nähern Sie sich der Erde vom Nordpol aus, und Sie landen auf einem Planeten, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Voila.
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- Wie genau können wir das Wetter vorhersagen? – Andreas Blum
- Was ist mit dem Wetter los? – Dann Mitchell
Um diese kontraintuitive Asymmetrie der Erde zu korrigieren, habe ich einen planetarischen Konstruktionsvorschlag entwickelt. Warum nicht beide Hälften der Erde in die gleiche Richtung drehen lassen?
Zunächst müssten Nordhalbkugel und Südhalbkugel entlang des Äquators durch einen tiefen Schnitt, wie die Rille in einem Jo-Jo, getrennt werden, der bis zum Erdmittelpunkt reicht. Dann würden zwei riesige Scheiben aus rostfreiem Stahl mit dem gleichen Durchmesser wie die Erde am Äquator positioniert, um diese Hälften abzudecken. (Natürlich müssten die Außenkanten der Scheiben so geformt sein, dass sie dem Gelände folgen. Manchmal würden Berge direkt in der Mitte geteilt, aber Ozeane wären einfacher, der Rand der beiden Scheiben müsste nur bis zum Meeresspiegel ansteigen ein Infinity-Pool.) Ein Schmiermittel in Industriequalität würde die Kontaktzone zwischen den beiden Halbkugeln schmieren.
Um mein imaginäres Projekt zu vollenden, müssten die Mega-Ingenieure eine Hemisphäre auswählen, sagen wir die südliche, und sie allmählich verlangsamen, indem sie den Rückschub von riesigen Raketentriebwerken entlang des Äquators verwenden. Wenn es anhielt, ließen sie es mit einem anderen Satz Raketentriebwerke in die entgegengesetzte Richtung drehen.
Die Südhalbkugel würde sich nun aus Sicht des Südpols gegen den Uhrzeigersinn drehen, in die gleiche Richtung wie die Nordhalbkugel. Niederdruckzellen auf der Südhalbkugel würden sich nun ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn drehen, während Hochdruckzellen im Uhrzeigersinn rotieren würden. Keine Diskrepanz mehr zwischen Nord- und Südhalbkugel! Paradoxon gelöst.
Aber es würde einige Konsequenzen geben. Am Äquator beträgt die Rotationsgeschwindigkeit der Erde 1.037 Meilen pro Stunde (1.670 Kilometer pro Stunde), sodass die beiden Hemisphären mit einer kombinierten Geschwindigkeit von 2.074 Meilen pro Stunde (3.340 Kilometer pro Stunde) aneinander vorbeigleiten würden.
Menschen, die in der Nähe der Spalte lebten, wurden von ständigen Überschallknallen erschüttert, als Berge und Gebäude auf der anderen Seite des Äquators mit 2,7-facher Schallgeschwindigkeit vorbeischrien. Flugreisen wären die einzige Möglichkeit, von einer Hemisphäre zur anderen zu gelangen, da Land- oder Seewege absolut unmöglich wären. Selbst dann, denke ich, müssten die Piloten die Überfahrt in einiger Höhe machen, um Turbulenzen zu vermeiden.
Die Schwerkraft würde die beiden Hälften unseres künstlichen Planeten immer noch zusammenhalten, aber Luftmassen über dem Äquator würden durch die entgegengesetzten Geschwindigkeiten vertikal abgeschert. Tornado-ähnliche Wirbel würden ständig von der Gleitzone abblättern und Chaos anrichten. Ich wage zu sagen, dass das gegenwärtige Arrangement weit überlegen, wenn auch rätselhaft ist. Wir müssen also mit dem Coriolis-Effekt leben. Und es hat einen großen Einfluss auf das Wetter. Hurrikane zum Beispiel.
Hurricane Alley
Wenn die Luft über dem Äquator erwärmt wird, steigt sie auf und wandert in der oberen Atmosphäre nach Norden, sinkt dann ab und wandert in der unteren Atmosphäre nach Süden, wodurch eine Art röhrenförmiger Wirbel entsteht, der die Erde umgibt und als Hadley-Zelle bezeichnet wird. Die nach Süden wandernden Winde der Hadley-Zelle werden durch den Coriolis-Effekt nach rechts abgelenkt, was Winde erzeugt, die von Nordosten nach Südwesten wehen, ergo; die Passatwinde im Nordosten.
Die Nordost-Passatwinde beherrschen einen die Welt umgebenden Gürtel aus Meer und Land nördlich des Wendekreises des Krebses, und sie lenken alles Wetter auf ihrem Weg – Höhen, Tiefen, tropische Depressionen, was auch immer – nach Westen ab. Sie blasen sogar roten Staub von der Sahara bis nach Florida.
Aus diesem Grund marschiert ein typischer Hurrikan, der sein Leben oft als Sturm im Tschad, Afrika, beginnt, stetig nach Osten; durch Nigeria, weiter durch Südmali und Guinea und schließlich südlich der Kapverdischen Inseln in den Atlantischen Ozean bläst.
Wenn Nordafrika die Kinderstube für junge Hurrikane ist, dann sind die Kapverdischen Inseln ihre Sammelgebiete. In den Spätsommermonaten beaufsichtigen diese Inseln die Entstehung von Dutzenden tropischer Wellen (ein Begriff für einen jungen Sturm), die sich wiederum oft in tropische Depressionen verwandeln, die sich dann unter den richtigen Bedingungen in Hurrikane verwandeln.
Diese Depressionen werden von den Nordost-Passatwinden aufgenommen und auf einer Westdrift entlang eines Ost-West-Streifens des tropischen Atlantiks angetrieben, der sich etwa 2.408 Meilen von der ostafrikanischen Küste bis zur Karibik erstreckt. Hurricane Alley.
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Im Sommer erwärmt sich der Südatlantik wie Salzsuppe, und wenn die Passatwinde beginnende Hurrikane nach Westen treiben, werden sie größer und entwickeln sich von tropischen Wellen zu tropischen Depressionen und dann zu tropischen Stürmen. Hurricane Alley ist wie das metallene Förderband, das durch den Ofen einer industriellen Brotfabrik läuft, nur die luftigen Brote, die durch diese Fließbandbäckerei laufen, blähen sich durch feuchte, thermische Aufwinde aus einem heißen Ozean auf.
Die Wassertemperatur muss bis zu einer Tiefe von mindestens 50 Metern mindestens 26,5 ° C betragen, um einen Sturm richtig hervorzurufen, und während eines heißen Sommers kann Hurricane Alley einen Sturm von seinem jungen Stadium vor der Küste Afrikas bis hin zu einem Sturm aushalten und aufbauen zu einem Monster-Hurrikan werden.
Gewitter
Ein Hurrikan ist eigentlich eine Reihe miteinander verbundener Cumulonimbus-Gewitter, die sich im Kreis drehen. Um Ihnen eine Vorstellung von der Größe und Stärke eines Hurrikans zu geben, müssen Sie einfach die Leistung eines einzelnen Gewitters, das genug Energie entlädt, um die gesamten USA 20 Minuten lang mit Strom zu versorgen, mit der eines durchschnittlichen Hurrikans vergleichen, der das Äquivalent besitzt auf das 200-fache der weltweiten Stromerzeugungskapazität.
Enorme Kraft. Doch selbst das verblasst angesichts der Tatsache, dass unser Planet täglich etwa 44.000 Gewitter beherbergt. Das bedeutet, dass die Erde 100 Mal pro Sekunde vom Blitz getroffen wird.
Die Temperaturen im Kern eines Blitzes können bis zu 29.982 °C erreichen oder sechsmal heißer als die Sonnenoberfläche sein, wodurch der enge Lufttunnel, den er ätzt, sofort verdampft. Die umgebende Luft wird durch den Schlag des Blitzes nach außen komprimiert – Knall – und die Druckwelle breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus, bis sie als Donner unsere Ohren erreicht.
Radio Thunder
Wenn Sie ein AM-Radio nehmen und es zwischen den Sendern einstellen, hören Sie Rauschen – kleine Ausbrüche knisternder Geräusche, einige schwach, andere lauter. Dies ist das Geräusch von Blitzen aus fernen Stürmen, die in Form von Hochfrequenzimpulsen ankommen. Diese Funksignaturen werden Sferics genannt und die schwächsten sind Tausende von Kilometern entfernt.
Wenn Sie jedoch einen Tuner haben, der VLF-Funksignale (sehr niedrige Frequenz) empfangen und zwischen Sendern einstellen kann (es gibt nicht viele davon), werden Sie wahrscheinlich sehr seltsame Geräusche hören, absteigende Pfeifen wie das Geräusch fallender Bomben. Dies sind Sferics, die aus der unteren Thermosphäre ausgetreten sind und entlang der magnetischen Feldlinien am Rand der Exosphäre, der äußersten Schicht der Erdatmosphäre, etwa 6.000 Meilen über der Erdoberfläche und wieder zurück gewandert sind.
Auf ihrer Reise durch das magnetisierte Plasma in der Exosphäre werden die Sferics zerstreut, gestreckt und erreichen die Erde in einer Reihe absteigender Töne anstelle eines einzigen statischen Knisterns. Manchmal springt derselbe Pfeifer hin und her, gefangen in der Magnetosphäre, die absteigenden Töne werden länger und schwächer, bis sie sich vollständig auflösen. Musik der Sphären in der Tat.