August 2019

Warum wir bei Turbulenzen nicht abstürzen?

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turbulences aircraft infront of clouds

Viele Passagiere steigen mit einem mulmigen Gefühl in ein Flugzeug ein, sobald der Wind etwas stärker weht. Dann gehen viele davon aus, dass es sehr wackeln wird und das Flugzeug möglicherweise abstürzen könnte.

Wenn man ihnen aber erklärt, warum es wackelt und wie der Flieger damit umgeht, verfliegt auch oft dieses mulmige Gefühl.

Gibt es Luftlöcher?

Viele Menschen reden immer von Luftlöchern.

Im Weltall gibt es schwarze Löcher, wo nicht einmal Licht vorhanden ist. Aber auf der Erde und in unserer gesamten Atmosphäre gibt es keine Löcher wie im Schweizer Käse.

Wenn diese Löcher auch noch dafür verantwortlich sind, dass Flugzeug herunterfallen, müssten sie sehr groß sein, damit ein Flugzeug hineinpasst.

Und wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Flugzeug, dass mit 900km/h fliegt genau dieses Loch treffen würde.

Sollten die Luftlöcher rund sein wie ein Loch in einer Käsescheibe? Die stabilste physikalische Form ist die Kugel.

Deswegen bildet sich aus Feuchtigkeit auch ein Wassertropfen. Ein Loch wäre physikalisch schon viel zu instabil. Also Luftlöcher gibt es nicht.

Warum fällt man dann wie in ein Loch?

Jedes Luftloch kann ganz einfach erklärt werden. Verantwortlich dafür sind Unregelmäßigkeiten in den Luftströmungen.

Dadurch kann ein Flugzeug auch kurzfristig ein paar Meter an Höhe verlieren. Aber in 10km Höhe spielen 10m Höhenverlust keine Rolle.

Und dennoch fühlt es sich so an, als wenn du weit fallen würdest.

Dem Flugzeug macht dies aber nicht viel aus und es wird auch immer weiter fliegen. Nur wegen eines kurzfristigen Höhenverlustes wird kein Flugzeug abstürzen.

clouds out of a airplane window

Wie entstehen Turbulenzen?

Turbulenzen sind nichts anderes als Unregelmäßigkeiten von Luftströmungen.

Schau dir dazu eine Autobahn an. Jedes Auto fährt mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit. Genau das machen Strömungen in der Luft auch.

Auf der Autobahn fahren alle Autos in die gleiche Richtung, die Luftströmungen können allerdings auch in unterschiedliche Richtungen strömen.

Fliegst du jetzt von einer Strömung in die andere, wird es wackeln, da sich die Geschwindigkeit ändert, wenn du gerade von einer in die nächste Strömung wechselst.

Ändert sich auch noch die Strömungsrichtung, wird es vermutlich noch mehr wackeln.

Was sind Luftströmungen?

Eine Strömung kannst du dir vorstellen wie ein Luftpaket, wie Autos auf der Autobahn. Wobei es große und kleine Luftpakete gibt.

Dabei kannst du dir unter einem Luftpakete ganz viele Luft-Moleküle vorstellen, die einen bestimmten Raum einnehmen.

Manche Luftpakete siehst du auch. Solche Luftpakete oder auch Luftmassen sind Wolken.

An Wolken siehst du auch sehr klar die Abgrenzung zur umliegenden Luftmasse.

Turbulenzen durch Wolken

Große Luftströmungen in unserer Atmosphäre strömen horizontal über die Erdoberfläche, wobei Wolken oft vertikal nach oben wachsen, wenn warme feuchte Luft aufsteigt.

Dadurch bewegen sich schon zwei Luftmassen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in unterschiedliche Richtungen.

Fliegt ein Flugzeug durch diese Wolke, wird es wackeln, da die Luftströmung um den Flügel beeinflusst wird.

airplane flying through clouds
Dabei wird das Flugzeug nicht abstürzen. Denn das Flugzeug fliegt dabei vielleicht 900km/h.

Die Änderung der Geschwindigkeit von einer zur anderen Luftmasse ist viel viel geringer, sodass sich die Geschwindigkeit nur relativ wenig ändern wird.

Dennoch sind es genau diese Änderungen und Beeinflussung der Strömung um das Flugzeug, die du als Passagier merkst.

Turbulenzen durch Gewitterwolken

Wenn die vertikale Geschwindigkeit in einer Wolke sehr groß ist, weil viel warme Luft aufsteigt, bildet sich eine Gewitterwolke.

Die kleinen Wassertropfen in der Wolke kühlen auf ihrem Weg nach oben ab.

Dabei gefrieren sie irgendwann zu kleinen Hagelkörnern und können immer größer werden. Teilweise sind sie dann so groß wie ein Tennisball.

Sie werden immer noch von der aufsteigenden Luft nach oben getragen. Irgendwann sind sie dann aber so schwer, dass die Hagelkörner wieder herunter fallen.

Wenn sie auf ihrem Weg nach unten nicht wieder vollständig auftauen, fallen sie als Hagelkörnern auf die Erde. Ansonsten regnet es nur.

Mit den Hagelkörner strömt auch kalte Luft wieder nach unten.

Die Gefahr durch Gewitterwolken

In einer Gewitterwolke gibt es daher große Strömungen aufwärts und abwärts.

Da sind sehr heftige Turbulenzen zu erwarten, weswegen wir in keine Wolke einfliegen, ohne mit dem Wetterradar zu überprüfen, ob wir dort auch hineinfliegen können.

Zudem möchten wir nicht mit den großen Hagelkörnern kollidieren.

Sie würden nur vorne auf die Cockpit-Scheiben treffen, die das auch aushalten. Dennoch können sie die Scheiben schwer beschädigen.

Als Passagier bekommst du davon nix mit.

Manchmal lässt es sich aber nicht vermeiden und du musst durch Wolken durchfliegen.

cumulunimbus cloud

Dann versuchen wir dennoch das Zentrum mit der größten Gefahr zu vermeiden.

Fliegt ein Flugzeug dennoch ins Zentrum hinein, wird es möglicherweise etwas durch die Hagelkörner beschädigt.

Es kann aber in der Regel normal weiter fliegen und ganz normal landen.

Das Problem der unsichtbaren Turbulenzen

Neben den sichtbaren Luftpaketen wie Wolken, siehst du aber normalerweise wenig von den Strömungen in unserer Atmosphäre. Aber auch diese nicht sichtbare Strömungen verursachen Turbulenzen.

Clear air turbulence

Clear air Turbulenzen umfasst alle Turbulenzen, die du nicht sehen kannst, weil die Luft klar ist und die Strömung dadurch unsichtbar ist.

Eine Strömung kann irgendwo auf der Erde entstehen.

Beispielsweise entsteht sie wenn irgendwo durch die Sonne Luft erwärmt wird und diese warme Luft aufsteigt.

warm air rise above field form clouds
Wenn eine Luftmasse aufsteigt, strömt seitlich meist kältere Luft nach.

So entstehen Strömung in der Atmosphäre, die um die ganze Erde gehen können.

Luftströmungen rund um die Erde

Unsere Atmosphäre steht also nie still und die Strömungen haben alle unterschiedliche Geschwindigkeiten und Richtungen.

earth model with high level streams

Turbulenzen wegen Bergen

Treffen große oder kleiner horizontale Strömungen auf Berge oder Gebirgsketten sind sie ein Hindernis und die Luft muss irgendwo drumherum strömen.

Dann ändert sich die  Geschwindigkeit der Strömung. Das passiert aber nicht gleichmäßig.

Die Geschwindigkeit ändert sich in der Höhen, vor, über und hinter dem Hindernis.

Denn die Luft muss um oder über den Berg oder Gebirgskette strömen.

Dadurch staut sich die Luft davor und wird über dem Hindernis beschleunigt. Dahinter wird die Geschwindigkeit wieder weniger und es bilden sich Wirbel.

Weitreichende Turbulenzen - Mountainwaves

Die Verwirbelungen dahinter werden auch Mountainwaves genannt. Sie können noch hunderte Kilometer hinter dem Hindernis für Turbulenzen sorgen.

clouds floating over mountains

Solche Turbulenzen können wir zwar nicht sehen. Aber wenn du das nächste Mal bei stärkerem Wind in der Nähe eines Gebirges fliegst und es wackelt, dann kommen die Turbulenzen mit hoher Wahrscheinlichkeit vom Gebirge.

Jetstream

In der Fliegerei wirst du auch oft von Jetstream hören.

Ein Jetstream ist nichts anderes als eine Luftströmung, die eine bestimmte Geschwindigkeit hat.

Sie reicht meist in großer Höhe über einen großen Teil der Erdoberfläche.

Wie groß ist so ein Jetstream?

Der Jetstream ist sozusagen die Autobahn in der Luft.

Kommt der Wind von hinten kommen Flugzeuge noch mal schneller an ihr Ziel.

Daher fliegen Piloten mit Absicht in diese speziellen Strömungen ein.

Auch wenn ein Jetstream mehrere hundert Meter im Durchmesser haben kann, musst du erst einmal dort hineinfliegen.

Die Luft in dem Jet strömt sehr schnell, aber die Luft drumherum ist langsamer.

Abbiegen auf die Überholspur

Beim ein- und ausfliegen in einen Jetstream, kommt es wieder zu Änderungen der Geschwindigkeiten.

Also wackelt es auch wieder, wenn man in einen Jetstream ein- bzw. rausfliegt.

Ein Jetstream kann eine Strömungsgeschwindigkeit von mehreren hundert km/h erreichen.

Damit können die Änderungen der Geschwindigkeit beim rein und rausfliegen in den Jet etwas größer sein.

Aber auch hier gibt es keinen Grund beunruhigt zu sein. Denn du bist sehr weit oben. Selbstwenn ein Flugzeug mal mehrere Meter nach unten fällt. 

Wie du am Kaffeebecher die Stärke der Turbulenzen erkennst?

Es gibt die Kategorien light, moderate, und heavy.

caffe cup as turbulence indicator
Bei light Turbulence wackelt es ein wenig. Der Kaffee im Becher bewegt sich zwar etwas aber er bleibt noch im Becher drin.

Bei moderate Turbulence wackelt es schon deutlich mehr. Dann kann der Kaffee auch schon aus dem Kaffeebecher überschwappen.

Bei Heavy Turbulence bleibt der Becher nicht mehr auf dem Tisch stehen. Diese Turbulenzen gilt es in jedem Fall zu vermeiden.

Dennoch kommen sie ab und zu vor.

Dem Flugzeug machen diese Turbulenzen wenig aus, wobei das Flugzeug auch seine Belastungsgrenzen hat.

Aber für die Passagiere sind Turbulenzen deutlich unangenehmer und die Grenzen sind hier deutlich schneller erreicht als die des Flugzeuges. 

Wo solltest du sitzen, damit es wenig wackelt?

Je nachdem wo du im Flugzeug sitzt, merkst du die Turbulenzen unterschiedlich stark.

In einem Flugzeuge spürst du die Turbulenzen vorne weniger als hinten.

Wenn es vorne noch angenehm sein kann, können hinten schon die Kaffeebecher fliegen.

Wenn du also empfindlich auf Turbulenzen reagierst, solltest du dir am besten weit vorne einen Sitzplatz im Flugzeug auswählen. 

Fazit!

Wie du siehst, gibt es sehr einfache Erklärungen für die Turbulenzen.

Es sind immer Änderungen der Geschwindigkeit und der Strömungsrichtung um das Flügelprofil für das Wackeln verantwortlich.

Die Änderungen an Geschwindigkeit und Strömungsrichtung kann mehrere Ursachen haben.

Wolkenbildung, Berge oder nicht sichtbare Luftströmungen können dafür die Ursachen sein.

Die Turbulenzen werden in drei Kategorien unterteilt. Aber grundsätzlich merkst du die Turbulenzen in einem Flugzeug vorne weniger als hinten.

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