Atmosphärendichte

Atmosphärendichte ist die Masse der Erdatmosphäre pro Volumeneinheit an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit. Sie wird in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m^3) angegeben und hängt von Ort, Zeit, Druck, Temperatur und Feuchtigkeit ab. Außerdem nimmt sie mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel ab.

Physikalisch wird die Dichte der Luft durch das ideale Gasgesetz beschrieben. Für trockene Luft gilt rho = p / (R_specific · T), wobei R_specific etwa 287,05 J/(kg K) ist. Bei Meereshöhe liegt die Standarddichte rund bei 1,225 kg/m^3 (bei typischen Bedingungen um 15 °C und normalem Druck). Feuchtigkeit beeinflusst die Dichte leicht; Wasserdampf hat eine niedrigere Molmasse als trockene Luft, daher verringert eine höhere Luftfeuchtigkeit die Dichte geringfügig.

Die Atmosphärendichte nimmt mit der Höhe deutlich ab. Im Freihandelsprofil der Troposphäre fällt sie von etwa 1,225 kg/m^3 am Boden bis zu wenigen Hundertstel Kilogramm pro Kubikmeter in höheren Schichten. Die genauen Werte hängen stark von Temperatur- und Druckverläufen ab; Modelle wie die International Standard Atmosphere (ISA) geben Referenzprofile vor, die regelmäßig als Bezugsgrößen in Wissenschaft, Luftfahrt und Technik verwendet werden.

Messungen der Atmosphärendichte erfolgen durch Radiosonden, Flugzeugsensorik, Lidar-Verfahren und Satellitendaten. In der Praxis wird rho auch durch atmosphärische Modelle berechnet, die Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitsprofile berücksichtigen. Anwendungen liegen in der Aerodynamik, im Flugzeug‑ und Raketenbau, in Wettervorhersagen und in der Raumfahrt, wo Dichte eine zentrale Rolle für Reibung, Abbremsung und Wärmeübertragung spielt.