Was ist Luftdruck?
Auf jedem Quadratzentimeter deines Körpers lastet gerade etwas mehr als ein Kilogramm Gewicht – und trotzdem spürst du nichts davon. Was wie ein Widerspruch klingt, ist in Wirklichkeit der Luftdruck: das Gewicht der kompletten Luftsäule, die sich über uns bis zum Rand der Atmosphäre auftürmt.
Warum hat Luft überhaupt Gewicht?
Luft besteht aus unzähligen winzigen Teilchen, vor allem Stickstoff und Sauerstoff, und jedes dieser Teilchen hat eine Masse, auch wenn sie extrem klein ist. Addiert man die Masse aller Luftteilchen über einem bestimmten Punkt auf der Erde, kommt eine erstaunliche Summe zusammen. Diese Luftsäule drückt mit ihrem Gewicht nach unten, aber auch zur Seite und sogar nach oben, denn Luftdruck wirkt in alle Richtungen gleichzeitig. Dass wir davon nichts merken, liegt daran, dass auch im Inneren unseres Körpers ein Gegendruck herrscht, der das Ganze ausgleicht.
Geschichte des Luftdrucks
Lange Zeit ging man davon aus, dass Luft überhaupt kein Gewicht hat. Erst im 17. Jahrhundert änderte sich das. Galileo Galilei zeigte mit einem einfachen Versuch, dass Luft tatsächlich wiegbar ist: Er pumpte zusätzliche Luft in einen verschlossenen Behälter und stellte fest, dass dieser auf der Waage schwerer wurde, je mehr Luft er hineinpresste.
Den entscheidenden Durchbruch schaffte 1643 sein Schüler Evangelista Torricelli. Er füllte eine Glasröhre mit Quecksilber und stellte sie kopfüber in eine Schale voll Quecksilber. Statt komplett herauszulaufen, blieb die Quecksilbersäule in der Röhre stehen, und zwar immer auf etwa derselben Höhe. Torricelli erkannte: Es ist der Luftdruck von außen, der auf das Quecksilber in der Schale drückt und die Säule in der Röhre im Gleichgewicht hält. Damit hatte er das erste Barometer gebaut.
Wenige Jahre später, 1648, ließ der französische Wissenschaftler Blaise Pascal ein solches Barometer von seinem Schwager auf den Puy de Dôme tragen, einen Berg in Frankreich. Tatsächlich zeigte das Barometer oben auf dem Gipfel einen deutlich niedrigeren Wert als unten im Tal, der Beweis, dass der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt, weil dort schlicht weniger Luftsäule über einem lastet.
Luftdruck – Experimente zum Nachmachen
Im Physikunterricht wird das Gewicht von Luft gerne mit einer Vakuumglocke auf einer Waage bewiesen: Solange die Glocke luftleer ist, zeigt die Waage ein bestimmtes Gewicht an. Öffnet man ein Ventil und lässt Luft hineinströmen, schlägt die Waage spürbar aus, allein durch das Gewicht der einströmenden Luft.
Zuhause kann man etwas anderes versuchen: Fülle ein Glas randvoll mit Wasser, lege ein Stück festen Karton darauf und halte es fest, während du das Glas vorsichtig umdrehst (am besten über einer Spüle ausprobieren). Lässt du den Karton los, fällt er nicht herunter, und das Wasser läuft nicht aus, obwohl die Schwerkraft daran zieht. Der Luftdruck von unten drückt mit mehr Kraft gegen den Karton, als das Wasser durch sein Gewicht nach unten zieht.
Warum heißt es mal Bar, mal Hektopascal?
Im Wetterbericht ist meistens von Hektopascal die Rede, auf alten Barometern dagegen oft von Bar. Beide Einheiten beschreiben dasselbe, nur mit unterschiedlicher Herkunft. „Bar“ leitet sich vom griechischen Wort „baros“ für Gewicht ab, genau wie „Barometer“. Die offizielle, international genormte Einheit für Druck heißt dagegen Pascal, benannt nach Blaise Pascal, ist für den Alltag aber unhandlich klein. Ein Hektopascal entspricht genau 100 Pascal und zufällig auch genau einem Millibar, der alten Einheit, mit der früher gearbeitet wurde. Deshalb blieben die gewohnten Zahlen gleich, nur der Name änderte sich: Der durchschnittliche Luftdruck auf Meereshöhe, früher 1013,25 Millibar, heißt heute 1013,25 Hektopascal.
Was Luftdruck mit dem Wetter zu tun hat
Luftdruck ist einer der wichtigsten Bausteine für die Wettervorhersage: Bei hohem Luftdruck (einem Hoch) herrscht meist trockenes Wetter. Bei niedrigem Luftdruck rechnen Meteorologen mit Wind und Niederschlag. Dann reden wir von einem Tief.
Übrigens: Die komplette Lufthülle der Erde wiegt zusammengenommen etwa 5,15 Billiarden Tonnen. Trotzdem spüren wir davon nichts, weil sich dieses gewaltige Gewicht gleichmäßig über die gesamte Erdoberfläche verteilt.