Luftdruck

Internationalen Normalatmosphäre von 1976 bis in 90 km Höhe

Druck und Dichte nach Barometrischer Höhenformel

Abnahme des Luftdrucks mit der Höhe

Aerostatischer Druck der unter dem Einfluß des Schwerefeldes der Erde befindlichen Luft. Die Messung des Luftdruckes geschieht i. alg. durch Kräftevergleich, indem man die Kraft einer vom Niveau der Druckmessung bis zur Obergrenze der Atmosphäre reichenden Luftsäule auf ihre Unterlage mit derjenigen einer Quecksilbersäule gleichen Querschnitts auf ihre Unterlage vergleicht.
Im Meeresniveau hält der Luftsäule von 1 m² Querschnitt eine Quecksilbersäule gleichen Querschnitts von etwa 0,76 m Höhe das Gleichgewicht. Diese Quecksilbersäule übt auf ihre Unterlage bei 0° C und Normalschwere entsprechend der Beziehung
Druck=Kraft/Fläche einen Druck von 101,3250 kPa aus. Neben der SI-Einheit Pascal (Pa) werden in der Meteorotogie und umgangssprachlich noch die SI-abgeleitete Einheit Bar (bar) bzw. ihr 1 000. Teil "Millibar (mbar)" verwendet, wobei 1 mbar = 10² Pa.
Die Messung des Luftdruckes erfolgt im allg. mit Quecksilberbarometern oder Aneroidbarometern.
Der Luftdruck nimmt mit der Höhe logarithmisch ab und unterliegt räumlichen und zeitlichen Schwankungen. Diese höhenabhängige Abnahme des Luftdrucks nutzt man in der Luftfahrt zur Höhenmessung. Luftfahrzeuge sind zu diesem Zweck mit nach der ICAO-Standardatmosphäre geeichten Aneroidbarometern (Höhenmessern) ausgerüstet. Diese werden bei Start und Landung entweder auf Platzdruck(QFE) oder den nach der ICAO-Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierten Luftdruck (QNH) eingestellt. Bei Einstellung auf QFE zeigt der Höhenmesser nach der Landung die Höhe Null, bei Einstellung auf QNH nach der Landung die Flugplatzhöhe über NN an.
Bei Streckenflügen wird der Höhenmesser i.alg. auf Standarddruck 101,325 kPa (1 013,25 mbar) eingestellt.

Luftfahrt

Der Luftdruck spielt in der Luftfahrt eine große Rolle, da die üblichen Höhenmesser im Prinzip Barometer sind. Die Flughöhe des Luftfahrzeugs wird also über den dort herrschenden statischen Luftdruck nach der barometrischen Höhenformel bestimmt (siehe Luftdruckmessung in der Luftfahrt). Ein unerwartet niedriger örtlicher Luftdruck kann dem Piloten eine zu große Höhe vortäuschen und damit zu gefährlichem Niedrigflug verleiten (Merksatz: „Von Hoch nach Tief geht schief“), daher muss vor und gegebenenfalls auch während eines Fluges der Höhenmesser auf den aktuell am Boden herrschenden Luftdruck eingestellt werden.

Ab einer bestimmten Übergangshöhe oder Transition Altitude (s. Hauptartikel Flughöhe) werden alle Höhenmesser auf den Standarddruck von 1013,25 hPa eingestellt. Die Anzeige hat dann zwar keinen festen Bezug mehr zur tatsächlichen Flughöhe, aber da der absolute Messfehler für alle Luftfahrzeuge gleich groß ist, wird das Risiko von Kollisionen aufgrund unterschiedlicher Höhenanzeigen minimiert.

Folgende Luftdruckangaben finden in der Luftfahrt Verwendung:

• QFE: der tatsächliche Luftdruck am Messort; ein auf QFE eingestellter Höhenmesser zeigt die Höhe über dem Messort an.
• QNH: der rückgerechnete Luftdruck auf Meereshöhe und ICAO-Standardatmosphäre (15 °C, Temperaturgradient 0,65 °C/100 m); ein auf QNH eingestellter Höhenmesser zeigt die Höhe über Meeresspiegel an.
• QFF: der rückgerechnete Luftdruck auf Meereshöhe unter Berücksichtigung von Ortshöhe, Luftfeuchte, Temperatur und weiterer Faktoren.

Auf Flugplätzen wird überwiegend der QNH-Wert verwendet, während in der Meteorologie der QFF-Wert verwendet wird, um Luftdruckwerte an verschiedenen Orten und Ortshöhen vergleichen zu können.

Abnahme mit der Höhe

Der Luftdruck nimmt rasch mit der Höhe ab – in Meereshöhe um etwa 1 hPa je 8 Meter. Eine exakte mathematisches Beschreibung des Druckverlaufs ist wegen der Wetterdynamik und anderen Einflussfaktoren nicht möglich. Die als barometrische Höhenforme bezeichnete Exponentialfunktion

ergibt deshalb nur eine Annäherung an die wirklichen Luftdruckverhältnisse. Sie geht von der (falschen) Voraussetzung aus, dass die Temperatur bei Änderung der Höhe konstant bleibt, berücksichtigt aber nicht die Abnahme der Erdbeschleunigung mit der Höhe und unterstellt eine konstante Zusammensetzung der Luft. Trotzdem erlauben barometrische Höhenmesser, die diese Formel benutzen, bei stabiler Wetterlage innerhalb einiger Stunden und über einige hundert Höhenmeter eine Höhenangabe mit einer Genauigkeit von ± 10 m. Aus dieser vereinfachten Formel ergibt sich die Faustregel „Abnahme um 1 % alle 80 m bzw. um 10 % alle 840 m“ und der folgende Luftdruck:

Genauere Berechnungen ergeben halben Luftdruck in etwa 5,5 km Höhe und 10 % des Bodenwertes etwa 18,4 km über dem Boden.