Die Atmosphärenrotationen der Planeten

Nicht nur, dass die Atmosphären der Planeten recht unterschiedllich in ihren Zusammensetzungen sind, haben sie auch noch verschiedene Mächtigkeiten und demzufolge ganz unterchiedliche Drücke an den Planetenoberflächen.

Eines zeichnet jedoch alle aus, die wir direkt beobachten können und sei es auch nur durch die im Weltall fliegenden Sonden. Alle Atmosphären haben eine Eigenrotation. Daran ist eigentlich noch nichts Ungewöhnliches zu erkennen. Vergleicht man aber die verschiedenen Planeten, so fällt auf, bei allen rotieren die ATmosphären in die gleiche Richtung, nämlich der jeweiligen Planetenrotation vorauseilend. Dies fällt um so mehr bei Venus auf, von der wir wissen, dass sie leicht retrograd rotiert, was bedeutet, sie braucht für eine Eigenrotation 243d und 14min, wogegen sie für einen Sonenumlauf nur 244d 16h und 48min benötigt. Während in Bodennähe nur Windgeschwindigkeiten mit bis zu einem m/s anzuteffen sind, erreichen sie am Äquator in derHochatmosphäre Geschwindigkeiten bis zu 360 km/h. Mit dieser Geschwindigkeit ist die Venusatmosphäre in etwa vier Tagen einmal um den Planeten herum. Ebenso bildet der Uranus eine Ausnahme, denn auch seine Rotation ist leicht retrograd, weil seine Rotationsachse um 98º geneigt ist. Aber auch bei ihm eilt die Atmosphärenrotation der Planetenrotation voraus. Bei den anderen Planeten gibt es sowohl Windzonen die in östlicher- aber auch in westlicher Richtung wehen. Die Gesamtrichtung ist stets der Rotationsrichtung voraus und damit in östicher Richtung wehend.

Es scheint dabei einen Zusammenhang zu geben, welcher auf die Sonneneinwirkung hinweist. Bei unsserer Erde ist dies am offensichtlichsten. Die Erde rotiert auf ihrer Bahn vom Nordpol aus gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn und ist damit linksdrehend. Dadurch geht im Osten die Sonne auf und im Westen wieder unter. Während eines Tagesverlaufs wird die Erdoberfläche und die darüber befindliche Atmosphäre aufgeheizt. Durch diesen Effekt steigt die erwärmte Luft in die Hochatmosphäre auf, in der sie sich abkühlt und an den Rändern zurück zur Oberfläche sinkt. Hierdurch entsteht in der Mitte ein Hochdruckgebiet, wogegen die absinkenden Luftströme die Tiefdruckgebiete verursachen.

Dreht sich nun die Erde langsam weiter, so beginnt in der abendlichen Dämmerzone die warme Luft langsam abzukühlen. Auf der entgegengesetzten Seite, nämlich in den frühen Morgenstunden, ist die tiefste Temperatur der Nacht durch Abkühlung inzwischen erreicht. Von beiden Seiten gesehen strömen also die kühleren Winde in Bodennähe zur aufstrebenden wärmeren Luft der Tagseite. Damit ist aber gegeben, dass die Strömung aufgrund des stärkeren Temperaturunterschiedes von der morgendlichen Westseite stärker strömt, als von der sich gerade abkühlenden abendlichen Ostseite.

Möglicherweise ist dies die treibende Kraft der Atmosphärenrotation, die somit der Planetenrotation stets vorauseilt. Und am Äquator ist sie besonders stark, weil hier die größten Temperaturunterschiede vorhanden sind. In der Sahara können so leicht bis zu 80º unterschied zwischen Tages- und Nachttemperatur entstehen.

Dass nun nicht alle Luftströme die leiche Richtung einnehmen, liegt an den Wirbelrichtungen der Hoch- und Tiefdruckgebiete, bedingt durch die Corioliskraaft der Erdrotation.Aus diesem Grund sind die Hochs auf deeer Nordhalbkugel der Erde immer rechtsdrehend und die Tiefs immer linksdrehend. Auf der Südhalbkugel sind diese Drehrichtungen dann entgegengesetzt herum. Hierdurch können in bestimmten Breitengraden die Luftströmungen entgegen der Planetenrotation wehen. Dieser Faktor begünstigt jedoch die oben beschriebene Wirkung, denn die linksdrehenden- auf der Nordhalbkugel, sowie die rechtsdrehenden Tiefs der Südhalbkugel, bringen in Bodennähe die stärkeren kühlen Luftströmungen. Sie wehen mit mittleren Stärken um 4–6 Beaufort, was 5–20 m/s ausmacht. Dagegen sind die mittleren Stärken der Hochs mit 2–4 Beaufort (1,5–5 m/s) wesentlich schwächer. Gerade Tiefs sind wohl daher die treibenden Faktoren, welche aber durch die warme, aufsteigende Luft der Hochs verursacht werden. Sie sehen schon an den bevorzugten Richtungen der Luftströmungen, dass hier eine Tendenz in Rotationsrichtung der Planeten entsteht. Diese ist in Äquatornähe besonders stark und nimmt zu den Polen hin ab, da die polaren kalten Luftströme in Äquatorrichtung fliessen. Daraus ergeben sich auf der Norhalbkugel der Erde die Nordost-Passat-Winde.

Selbst bei Uranus und Venus funktioniert diese Mechanik, obwohl die Rotation der Planeten retrograd ist. Auch bei ihnen eilen die Atmosphärenrotationen den Planetenrotationen voraus.