Wenn die vom Erdboden aufgenommene Sonnenenergie nur durch die schlechte Wärmeleitung an die Luft abgegeben würde, müsste sich die Erdoberfläche tagsüber um etwa 200°C aufheizen! Es müssen also andere Prozesse existieren, die wesentlich effektiver und vor allem schneller arbeiten.

Die Thermikblase - die Segelflieger freuen sich

Durch direkten Kontakt mit der Erdoberfläche nehmen die Luftmoleküle Energie auf, werden wärmer und zittern immer schneller. Da sie gleichzeitig leichter werden als die kalten Moleküle darüber, schießen sie in die Höhe und nehmen dabei ihre Energie mit. Da jeder Kubikzentimeter Luft etwa 1019 Moleküle enthält, geht es in den untersten Millimetern chaotisch zu.

Doch kehrt sehr schnell Ordnung ein. Die Moleküle ordnen sich zu Transportverbänden, die in die Höhe steigen. Auf den Gegenfahrbahnen sinkt kalte Luft zu Boden. Das alles geschieht bei ständig sich ändernden äußeren Bedingungen. Z.B reißt der Wind, der über den Boden streicht, die Moleküle mit. Doch trotz dieses ständigen Austausches bleibt das Ordnungsprinzip erhalten. Neu ankommedne Moleküle fügen sich nahtöos in das Transportsystem ein. Unserem Auge bleibt die wunderbare Ordnung verborgen; es registriert lediglich ein Flimmern über dem heißen Boden.

Nach einigen Zentimetern werden die Kleintransporter zu großen Verbänden zusammengefasst. Wie im morgendlichen Berufsverkehr die anfangs ungeordnete Zahl von Autos aus den Nebenstraßen sich allmählich in den Zufahrtsstraßen ordnet, um dann einen ständigen Strom auf den mehrspurigen Straßen in die Ballungszentren zu erzeugen.

 

Diese Großverbände steigen nun mit Energie beladen wie ein Heißluftballon in die Höhe. Man kann sie nicht sehen, aber es gibt Anhaltspunkte, wo sie anzutreffen sind. Wenn Segelflieger ganz enge Kurven fliegen und sich dabei in die Höhe schrauben, haben sie einen solchen Großverband gefunden. Da es sich bei diesem Vorgang ähnlich verhält wie in einem Kochtopf, wo beim Erhitzen Blasen aufsteigen, nennt man einen solchen Energie-Großverband Thermikblase. Beobachtet man die Segelflieger noch eine Zeitlang, kann es passieren, dass über den Segelfliegern plötzlich eine Wolke entsteht. Thermikblase und Wolke müssen also etwas miteinander zu tun haben.

Der Wasserdampf - der flüssige Treibstoff

Bisher haben wir bei allen Betrachtungen stillschweigend angenommen, dass sich die Sonnenenergie in Wärme umwandelt, also direkt fühlbar wird. Dafür wird aber nur ein Teil der Sonnenenergie verwendet. Was mit dem anderen Teil der Sonnenenergie geschieht, kennen Sie aus Erfahrung. Nach einem Regenguss trocknet die von der Sonne beschienene Straße sehr schnell ab, während es auf dem im Schatten liegenden Teil noch lange feucht bleibt.

Wo ist die Feuchtigkeit auf der Straße hin und was hat das mit unserem Energietransportsystem zu tun? Um das zu beantworten führen wir ein kleines Experiment durch. Wir erhitzen einen kleinen Topf mit Wasser und messen die Zeit bis zum Kochen, was bei etwa 100°C der Fall sein wird. Lassen wir das Wasser weiter kochen, erhöht sich zwar die Temperatur nicht, aber das Wasser wird weniger. Bis es verschwunden ist, wird etwa siebenmal  soviel Zeit vergangen sein, wie anfangs benötigt wurde um das Wasser zum Kochne zu bringen. Hätten wir den Energieverbrauch gemessen, wüssten wir, dass für das Verdunsten von 1 Liter Wasser rund 540 kcal benötigt wurden.

Energie kann aber nicht verschwinden, sondern sich immer nur in eine andere Form verwandeln. Die Energie, die wir in unser Experiment gesteckt haben, muss sich also irgendwo wiederfinden. Klar ist, dass der erste Teil dazu verwendet wurde, das Wasser zum Kochen zu bringen. Das können wir fühlen. Aber Vorsicht, denn ganz schnell ist die Hand verbrüht! Da wir diese Wärme direkt fühlen können, sagt man, die Energie hat sich in fühlbare Wärme verwandelt.

Der weitaus größere Teil der Energie (die Herdplatte war ja siebenmal länger an!) muss in irgendeiner Form in dem verschwundenen Wasser stecken. Das Wasser ist natürlich nicht verschwunden, es hat sich nur verwandelt. Aus dem sichtbaren flüssigen Wasser wurde unsichtbares gasförmiges Wasser , das nun in der Luft mit enthalten ist. Und da steckt dieser weitaus größere Teil der aufgewendeten Energie drin.

Wenn nun aber die Energie in dem verdunsteten Wasser steckt, muss wir sie auch wieder zurückgewinnen können. Dazu muss der Verdunstungsprozess nur umgedreht werden, d.h. wir müssen das verdunstete Wasser kondensieren lassen.

Diesen Kreislauf erleben Sie bei Ihrem Kühlschrank. Statt Wasser wird ein anderes Mittel verwendet, doch das Prinzip bleibt gleich. In den Kühlschlangen verdunstet das Mittel und nimmt die dafür nötige Energie aus der Luft im Kühlschrank; d.h. die Luft im Kühlschrank wird kälter. Auf der Rückseite des Kühlschrankes kondensiert das Mittel und gibt dabei die im Innern aufgenommene Wärme ab. Deshalb kommt warme Luft hinter dem Kühlschrank hervor.

Da die zum Verdunsten benötigte Energie in der gasförmigen Luft gebunden (lat.: latent) bleibt und beim Kondensieren wieder als Wärme frei wird, nennt man diese Form der Energie latente Wärme. Wenn sich also Wasser in seine verschiedenen Zustände fest, flüssig und gasförmig umwandelt, wird der umgebenden Luft entweder Wärme zugführt oder entzogen. Dieses Erwärmen oder Abkühlen der Luft durch Phasenänderungen des Wassers ist ein elementar wichtiger Antrieb für das Wettergeschehen!

Die von der Sonne gelieferte Energie erwärmt also nicht nur die feste Erdoberfläche, sondern lässt zusätzlich Wasser verdunsten, das sich mit Luft vermischt. Die erwärmte Luft und das darin enthaltene unsichtbare gasförmige Wasser wird als feuchte Luft bezeichnet.

Wie daraus dann Wolken werden, erfahren Sie im nächsten Teil.

Accidents & Incidents

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06. Juli 2017

Delta Airlines Flug Nr. 129, von Seattle nach Beijing, China, kehrte zum Abflughafen Seattle zurück, weil ein Passagier in der Ersten-Klasse versuchte, die Flugzeugtür zu öffnen. Er schlug einer Flugbegleiterin mit der Faust ins Gesicht und einem anderen Passagier mit einer Weinflasche auf den Kopf. Eine andere Flugbegleiterin schlug mit 2 Weinflaschen auf den Kopf des aggressiven Passagiers, wobei eine Flasche zerbrach. Mit Hilfe weiterer Passagiere wurde der Mann an einen Sitz gefesselt. Der CNN-Bericht  hier 

01. Juli 2017

Eine Cessna 421, auf dem Weg von Waukegom, Illinois, USA, nach Winnipeg, Kanada, brach während des Fluges auseinander und stürzte nahe Phillys, USA, ab. Alle 6 Personen an Bord wurden tödlich verletzt. Der Pilot hatte kurz vor dem Absturz der Flugsicherung von einem "lokalem Wetterphänomen" berichtet.

13. April 2017

Ein Passagier auf einem United Airlines Flug von Houston, Texas, nach Calgary, Kanada, wurde während des Fluges von einem Skorpion gestochen. Das Tier war aus dem Gepäckfach gefallen. Der Passagier wurde in Calgary ärztlich behandelt.

02. Februar 2017

Eine Diamond DA 20 A1 flog kurz nach dem Start in Melle-Grönegau in einen Windrotor, Der Pilot wurde tödlich verletzt.

01. Januar 2017

Ein United Airlines Flug von Sydney, Australien, nach San Francisco, USA, landete außerplanmäßig in Auckland, Neuseeland, weil ein Passagier randalierte. Der Passagier wurde festgenommen, die restlichen Passagiere übernachteten im Hotel. Der Flug wurde am nächsten Tag fortgesetzt.

29. Dezember 2016

Alle 6 Personen an Bord einer Cessna Citation 525 starben beim Absturz der Maschine, kurz nach dem Start in Cleveland, Ohio. Das Flugzeug stürzte in den Lake Erie. Zum Zeitpunkt des Unfalls herrschte schlechte Sicht mit Temperaturen um 0° C.

16. November 2016

Ein United Airlines Flug von Newark nach San Francisco landete außerplanmäßig in Salt Lake City, weil der Kapitän während des Fluges erkrankt war.

25. Oktober 2016

Ein British Airways Airbus A380, auf dem Weg von San Francisco nach London, England, landete außerplanmäßig in Vancouver, Kanada, weil Rauch in der Kabine aufgetreten war. . 25 Besatzungsmitglieder und 2 Passagiere  wurden medizinisch in einer Klinik behandelt.

12. Oktober 2016

Eine American Airlines Boeing B-787, auf dem Weg von Shanghai, China, nach Chicago, USA, führte eine außerplanmäßige Landung in Cold Bay, Alaska, durch. Der Grund soll ein Triebwerksproblem gewesen sein. Die Passagiere wurden mit einem Flugzeug der Alaska Airlines nach Anchorage geflogen.

11. Oktober 2016

Eine Piper Seneca stürzte in East Hartford, Connecticut, ab, wobei der Flugschüler getötet und der Fluglehrer schwer verletzt wurde. Der Fluglehrer berichtete den Behörden, dass er um das Steuerhorn kämpfen musste und der Flugschüler vermutlich Selbstmord begehen wollte.

25. August 2016

Passagiere, die mit einen ExpressJet Flug von Newark nach Toronto fliegen wollten, mussten dreimal wegen technischer Probleme das Flugzeug wechseln: wegen eines unbekannten technischen Problems kehrte die erste Maschine nach Newark zurück. Die Passagiere boardeten eine zweite Maschine, die sie bald darauf verlassen mussten, um in eine andere Maschine umzusteigen. Diese Maschine führte eine Notlandung in Rochester durch, weil sich die Kabine mit Rauch füllte. Eine Ersatz-Maschine brachte die Passagiere dann nach Toronto. 

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