Warme Luft?
Wenn warme Luft nach oben steigt, warum wird die Luft dann, je höher man z.B. beim Wandern geht, immer kälter?
5 Antworten
Die Temperatur der Luft nimmt mit der Höhe ab, und das hat mehrere Gründe. Einer der Hauptgründe ist der abnehmende Luftdruck mit zunehmender Höhe. Hier ist eine kurze Erklärung:
- **Luftdruck und Temperatur**: Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab, weil die Atmosphäre dünner wird und weniger Luft über uns lastet¹. Druck und Temperatur hängen zusammen: Wenn Luft sich ausdehnt und dünner wird, lässt der Druck nach und die Temperatur sinkt¹.
- **Erwärmung durch die Erdoberfläche**: Die Luft bekommt ihre Temperatur hauptsächlich von der Erdoberfläche. Sonnenlicht erwärmt den Erdboden, der dann Wärme in die Atmosphäre zurückstrahlt. Die unteren Luftschichten, die näher am Erdboden sind, werden stärker erwärmt als die oberen¹.
- **Adiabatische Expansion**: Wenn warme Luft aufsteigt, dehnt sie sich aufgrund des abnehmenden Drucks aus. Diese Ausdehnung benötigt Energie, die aus der mitgeführten Wärme der Luft genommen wird, wodurch die Temperatur der aufsteigenden Luft sinkt⁵.
Zusammengefasst: Obwohl warme Luft aufsteigt, führt der abnehmende Druck dazu, dass sich die Luft ausdehnt und abkühlt, was erklärt, warum es in höheren Lagen kälter ist. Dies ist ein grundlegendes Prinzip der Meteorologie und Physik der Atmosphäre.
Quelle: Unterhaltung mit Copilot, 19.6.2024
(1) Warum nimmt die Temperatur mit der Höhe ab? - SWR Wissen. https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/warum-nimmt-die-temperatur-mit-der-hoehe-ab-100.html.
(2) Temperaturabnahme mit der Höhe - MeteoSchweiz. https://www.meteoschweiz.admin.ch/wetter/wetter-und-klima-von-a-bis-z/temperatur/temperaturabnahme-mit-der-hoehe.html.
(3) Warum es im höheren Bergland (oft) kälter ist - Wetter und Klima. https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2021/10/31.html.
(4) Temperaturabnahme mit der Höhe - MeteoSchweiz. https://bing.com/search?q=Warum+wird+die+Luft+k%c3%a4lter%2c+je+h%c3%b6her+man+geht%3f.
(5) Die Atmosphäre: Wieso ändert sich das Wetter? -Science to go. https://science-to-go.com/wieso-aendert-sich-das-wetter/.
(6) Ein Fall für Paul: Warum wird es kälter, je näher man der Sonne kommt .... https://www.stuttgarter-kindernachrichten.de/inhalt.ein-fall-fuer-paul-warum-wird-es-kaelter-je-naeher-man-an-die-sonne-kommt-zum-beispiel-auf-einem-hohen-berg.9bcf3be8-9fe8-4b1c-8383-103cf6ea8552.html.
(7) undefined. https://bing.com/search?q=.
Hier ist eine Darstellung der irdischen Atmosphäre (Bildquelle: Link).
Sie können sehen, dass die Temperatur bis zu einer Höhe von 10 km nahezu linear abnimmt. Das liegt daran, dass in diesem erdnahen Teil der Atmosphäre die Wärme nahezu ausschließlich von der Erdoberfläche stammt, welche von der Sonne erwärmt wird. Erst die darüber liegende Stratosphäre stellt die nächste erdnahe Wärmequelle dar, weil hier Ozon die UV-Strahlen der Sonne absorbiert. Sie können sich das wie einen Metallblock vorstellen, der auf der Unter- und auf der Oberseite mittels Heizelementen erhitzt wird. Zur Mitte hin fällt die Temperatur dann natürlich ab. Wenn nun ein Luftpaket am Erdboden erhitzt wird, steigt es nach oben (das kann man in den Bergen als Hangwind spüren). Allerdings dehnt sich das Luftpaket beim Aufsteigen auch aus, weil mit zunehmender Höhe der Luftdruck abnimmt. In Folge dieser Expansion sinkt die Temperatur des Luftpakets. Umgekehrt würde es sich wieder erwärmen, wenn es an Höhe verliert. Etwas salopp formuliert: Solange es sich beim Aufsteigen des Luftpakets um eine adiabatische Zustandsänderung handelt (d.h. kein Transport von Wärme zwischen Luftpaket und Umgebung stattfindet) geht die Wärme des Luftpakets nicht "verloren", sondern wird gewisserweise in dessen Höhe "gespeichert". Man drückt das mit der sogenannten potentiellen Temperatur aus, welche die Temperatur angibt, die ein trockenes Luftpaket inne hätte, würde man es adiabatisch auf Meereshöhe verschieben. Ein Luftpaket am Erdboden mag also eine Temperatur von 20 Grad Celsius haben, sowie eine potentielle Temperatur von 20 Grad Celcius, auf dem Gipfel des Mount Everest besäße es dann eine Temperatur von z.B. -10 Grad Celcius, aber nach wie vor eine potentielle Temperatur von 20 Grad Celcius.
Die Sonne heizt den Erdboden auf. Danach heizt der Erdboden die unten liegende Luft auf. Wenn dann die erwärmte Luft aufsteigt, kühlt sie mit zunehmender Höhe ab, weil sie sich vom wärmeren Boden entfernt.
weil die Warme Luft sich beim Aufsteigen abkühlt. Der Druck ist dort geringer.
Kann man am Wasserkreislauf erklären :)
Nein, das hat nichts mit dem Wasserkreislauf zu tun. Schließlich wird es auch in trockenen Gebieten mit zunehmender Höhe kälter.
Da steht zwar "kühlt ab", aber es erklärt nichts. Der Luftdruck ist die entscheidende Ursache.
coole Antwort, sehr hilfreich und sogar mit Quellen :)