Der Luftdruck

Unsere Erde ist von einer Lufthülle umgeben, deren Schweredruck auf der Erdoberfläche als Luftdruck gemessen wird. Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab, ist also beispielsweise im Gebirge geringer als auf Meereshöhe. Er

Die Lufthülle der Erde

fällt aber nicht linear ab, wie dies z. B. bei einer Flüssigkeit der Fall wäre. Die Ursache dafür liegt in der hohen Kompressibilität der Luft: Die tiefgelegenen Luftschichten werden durch das Gewicht der darüber liegenden komprimiert. Folglich nimmt die Dichte der Luft zum Boden hin zu.

Mit Hilfe des Boyle-Mariotteschen Gesetzes können wir den Luftdruck p als Funktion der Höhe h ableiten. Wir finden, dass der Luftdruck exponentiell mit der Höhe abnimmt.

Abnahme des Luftdrucks mit der Höhe

Die Abbildung zeigt, dass der Druck bereits in einer Höhe von 5,5 km auf die Hälfte des Drucks am Boden abgesunken ist. In 11 km Höhe beträgt er nur noch ein Viertel davon, in 16,5 km nur noch ein Achtel.

Diese Gesetzmäßigkeit hat Konsequenzen. Hier einige Beispiele:

• Eine Höhenbestimmung (z. B. in Flugzeugen) kann mit Hilfe einer einfachen Druckmessung erfolgen.
• Beim Überwinden von größeren Höhendifferenzen muss ständig der Druck im Mittelohr ausgeglichen werden.
• Da die Dichte der Luft exponentiell mit der Höhe abfällt, ist das Bergsteigen in extremen Höhen nur mit Sauerstoffgeräten möglich, weil in großen Höhen nur entsprechend wenig Sauerstoff zur Verfügung steht.
• Aufgrund des exponentiellen Abfalls der Dichte der Luft lässt sich keine obere (scharfe) Grenze der Lufthülle angeben.