Heute Morgen am Küchenfenster, während das Wasser durch den Filterkaffee lief, sah ich, wie sich die kleinen Wirbel im Trichter im Uhrzeigersinn drehten. Ein Kollege hatte letzte Woche behauptet, das sei kein Zufall: auf der Nordhalbkugel müsse sich alles im Uhrzeigersinn drehen — wegen der Corioliskraft. Ich habe nicht direkt widersprochen, aber die Frage hat mich den ganzen Tag nicht losgelassen.
Beobachtete Tatsache: Ich habe heute dreimal hintereinander Kaffee eingegossen und dabei die Eingussrichtung bewusst leicht variiert. Mal drehte sich der Kaffee im Uhrzeigersinn, mal dagegen — je nachdem, welchen kleinen Drall meine Hand mitgegeben hatte. Die Richtung ist also nicht stabil; sie hängt von den Anfangsbedingungen ab.
Weithin akzeptierte Theorie: Die Corioliskraft ist eine Scheinkraft im rotierenden Bezugssystem der Erde. Auf 47° Breite (Zürich) beträgt der Coriolisparameter f ungefähr 10⁻⁴ s⁻¹. Die dadurch erzeugte Querbeschleunigung auf eine Strömung ist f × v, wobei v die Strömungsgeschwindigkeit ist.
Numerisches Gefühl: Meine Tasse hat einen Radius von etwa 4 cm. Wenn der Kaffee mit rund 5 cm/s kreist — langsam, aber sichtbar — ergibt sich eine Coriolisbeschleunigung von ungefähr 10⁻⁴ × 0,05 = 5 × 10⁻⁶ m/s². Zum Vergleich: Die Erdbeschleunigung liegt bei 9,8 m/s². Der Unterschied beträgt rund sieben Zehnerpotenzen. In der Strömungslehre fasst man das in der Rossby-Zahl zusammen — dem dimensionslosen Verhältnis von Trägheitskräften zu Corioliskräften. Für meine Tasse liegt sie grob bei 10³ bis 10⁴. Für einen ausgewachsenen Hurrikan liegt sie unter 1; dort bestimmt Coriolis tatsächlich die Drehrichtung.
Meine Vermutung (eigentlich: Schlussfolgerung aus Bekanntem): Die Richtung, in die sich Kaffee in einer Tasse dreht, hängt fast vollständig davon ab, wie die Hand ihn angestoßen hat. Coriolis ist real, aber bei dieser Skala schlicht irrelevant. Ich würde meinem Kollegen sagen: Er hätte nur recht, wenn seine Tasse so groß wie ein Tiefdruckgebiet wäre und der Kaffee mehrere Tage Zeit hätte, sich zu beruhigen — dann, und nur dann, würde Coriolis die Oberhand gewinnen.
Das Schöne an solchen Rechnungen ist nicht die Enttäuschung, sondern die Erinnerung daran, dass dasselbe Prinzip in verschiedenen Größenordnungen völlig anderes Verhalten erzeugen kann. Skalenphysik als Lebenshaltung.
#Wissenschaftsnotizen #Alltagsphysik #Größenordnung #Coriolis