Luftdruckschwankungen können die Gesundheit beeinträchtigen

Der Druck, der auf den Menschen lastet

von Holger Westermann

Ein m³ Luft wiegt etwa ein kg, die gesamte Luftsäule bis hinauf zur Stratopsphäre drückt mit rund 10.000 kg pro m² auf die Erdoberfläche (1 kg pro cm²). Da sich Druck in alle Richtungen gleichermaßen auswirkt, betrifft diese Belastung auch senkrechte Strukturen. Die Körperoberfläche eines Menschen beträgt durchschnittlich 1,73 m² (Frauen 1,6 m²; Männer 1,9 m²), so lasten auf jedem Menschen durchschnittlich 17.300 kg Luft, so viel wie 3 bis 4 ausgewachsene Elefanten. Dieser Belastung können die Menschen gut standhalten, da ihr der innere Druck der Körperzellen entgegen wirkt – und auf eine einzelne Körperzelle wird nur ein sehr kleiner Teil des gesamten Drucks ausgeübt. Dennoch wirkt sich der Luftdruck unmittelbar auf die Gesundheit vieler Menschen aus.

Luft ist ein Gasgemisch, den größten Anteil haben Stickstoff (N, 78 %), Sauerstoff (O, 21 %) und Argon (Ar, 0,9 %). Kohlenstoffdioxid (CO₂), dessen Bedeutung für den Wärmehaushalt der Erde derzeit lebhaft diskutiert wird, hat nur einen Anteil von weniger als 0,04 %. Dass Luft überhaupt ein Gewicht hat, wurde erst allgemeines Wissen nachdem der Experimentator und Wissenschaftspublizist Galileo Galilei seinen schlichten wie anschaulichen (und von jedermann nachvollziehbaren) Versuch dokumentierte: Mithilfe eines Blasebalgs und einer Spritze presste er Luft in eine Glasflasche, die dadurch an Gewicht gewann.

Aber Luft ist nicht immer gleich schwer. Je dichter die einzelnen Gasmoleküle beieinanderliegen um so mehr können in einen m³ Luft gepackt werden und um so schwerer wiegt dann dieser m³ Luft. So ist warme Luft leichter als kalte, denn bei Wärme bewegen sich die Moleküle schneller und schubsen sich gegenseitig beiseite. Bei Kälte schrumpft dieser Bewegungsraum, den die Moleküle beanspruchen und die Dichte der Luft nimmt zu – damit auch das Gewicht je m³.

Menschen mit Atemwegserkrankungen kennen diesen Effekt aus leidvoller Erfahrung. Je wärmer es wird, um so weniger Moleküle, auch Sauerstoffmoleküle enthält die Luft pro Atemzug. Zudem kann warme Luft auch mehr Wasserdampf tragen, der zusätzlich Sauerstoff verdrängt. Schwüle ist daher für Menschen mit eingeschränkter Lungenfunktion eine kritische Wetterlage.

Ein Wechsel in kühlere Höhenlagen der Berge ist für die betroffenen aber auch keine hilfreiche Alternative. Auf Höhe des Meeresspiegels ist die Luftdichte besonders groß, da die darüberliegenden Luftschichten sie zusammendrücken. In den Bergen ist dieser Druck geringer, die Luft wird dünner. Je m³ Atemluft stehen spürbar weniger Sauerstoffmoleküle zur Verfügung.

Aber auch das Wetter hat Einfluss auf den Luftdruck – und die Verteilung des Luftdrucks bestimmt die Wetterentwicklung. Hoch- und Tiefdruckgebiete zeigen zuverlässig die Dynamik der Luftmassenbewegung in der Atmosphäre an. Je nachdem wieviel Wärme und Wasserdampf in der Luft gespeichert ist, ändert sich auch deren Gewicht.

Wenn sich Luft erwärmt, sinkt ihre Dichte, sie wird leichter und steigt auf. Am Boden entsteht ein Unterdruck, Meteorologen sprechen von eine Tiefdruckgebiet. Sinkt hingegen kalte, schwere Luft ab (und erwärmt sich dabei adiabatisch), wird der Luftdruck auf eine Region erhöht und ein Hochdruckgebiet bildet sich aus. Druckunterschiede in der Atmosphäre sind jedoch nicht stabil, sondern werden ausgeglichen – die Luft fließt von hohem zu tiefem Druck. Je drastischer (größer und nah beieinander liegend) die Unterschiede sind, um so dynamischer erfolgt der Ausgleich. Menschen nennen es Wind, bei hoher Ausgleichsdynamik auch Sturm.

So spüren wetterempfindliche Menschen eine Veränderung des Luftdrucks als Einfluss auf ihre Gesundheit. Nicht nur, weil Hochdruckgebiete oftmals Wärme und Sonnenschein bringen (im Winter durchaus auch klirrende Kälte), Tiefdruckgebiete zumeist Regen mit sich bringen. Der Luftdruck selbst reguliert die Verfügbarkeit von Sauerstoff in der Atemluft, wodurch eine erhebliche Zusatzbelastung entstehen kann – gerade dann, wenn die Last des Luftdrucks sinkt.

Quellen:

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann: Wie schwer ist eigentlich Luft? Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 24.05.2014

Erstellt am 25. Mai 2014
Zuletzt aktualisiert am 25. Mai 2014