Wasser im Abfluss

Drehen sich Wasserwirbel auf der Nordhalbkugel immer in die gleiche Richtung?

Lässt man Wasser aus einer Badewanne abfließen, entsteht über dem Abfluss irgendwann ein kleiner Wirbel, in dem sich das Wasser dreht und durch das Abflussrohr verschwindet. Doch wie entscheidet sich, in welche Richtung sich das Wasser bewegt? Und dreht es sich in unserer Gegend immer in die gleiche Richtung?

Die Antwort ist: nein! Entgegen der Annahme vieler Menschen drehen sich Badewannenwirbel auf einer Hemisphäre nicht immer in die gleiche Richtung. Vielmehr ist es Zufall, ob das Wasser im Uhrzeigersinn oder entgegen abfließt. Grund dafür ist die Größe der Wirbel: Sie sind viel zu klein, als dass sie von der Erdrotation beeinflusst werden können.

Einfluss der Corioliskraft auf ein TiefdruckgebietCorioliskraft
Animation: Effekt der Corioliskraft

Bei Meeresströmungen oder den Luftwirbeln von atmosphärischen Hoch- und Tiefdruckgebieten ist das anders. Auf der Nordhalbkugel drehen sich solche Wirbel tatsächlich immer in die gleiche Richtung und stets entgegengesetzt zu denen auf der Südhalbkugel. Grund dafür ist die sogenannte Corioliskraft. Denn durch die Erdrotation dreht sich die Erde unter dem Wasser oder der Luft weg, das führt dazu, dass Körper senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung und zur Drehrichtung der Erde abgelenkt werden. Da sich die Erde nach Osten dreht, entstehen so auf der Nordhalbkugel rechtsdrehende Wasserwirbel und Hochdruckgebiete. Ein Tiefdruckgebiet dreht sich dagegen links herum, da aufgrund des Druckgefälles die Luft von außen nach innen und von unten nach oben im Wirbel strömt. Auf der Südhalbkugel drehen sich Wasser und Luft entsprechend in entgegengesetzter Richtung. 

Der Einfluss der Erdrotation wird durch die Rossbyzahl beschrieben, einer dimensionslosen Kennzahl. Sie ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, der Drehung der Horizontebene und der Länge des Wirbels. Je größer die Rossbyzahl, desto kleiner ist der Effekt der Corioliskraft für Wasser- oder Luftströmungen. Vergleicht man die Werte eines Tiefdruckgebiets in der Atmosphäre mit denen eines Wasserwirbels in der Badewanne, so ist der Wert für die Rossbyzahl des Badewannenwirbels etwa eine Million Mal größer als für das Tiefdruckgebiet. Der Einfluss der Erdrotation auf die Wasserwirbel in der Badewanne ist also sehr klein.

Wassrwirbel im WaschbeckenWasser im Abfluss
Video: Wasserwirbel im Abfluss

In welcher Richtung das Wasser abläuft, wird vielmehr davon beeinflusst, wie symmetrisch das Wannenbecken ist, welche Restbewegung das Wasser nach dem Einfüllen hat und wie der Abfluss geformt ist. Lässt man Wasser in die Badewanne oder ein Waschbecken ein, so gerät das Wasser dadurch bereits in Bewegung. Selbst wenn man einige Minuten wartet, bis sich das Wasser beruhigt hat, behält es eine kleine Restbewegung bei, nachdem der Wasserhahn zugedreht ist. Dies lässt sich mit ein wenig eingestreutem Kaffeepulver oder anderen schwimmenden Gegenständen sichtbar machen. Zieht man den Stöpsel aus dem Becken, so entstehen weiterhin viele kleine Wirbel, die sich in unterschiedliche Richtungen drehen. Schließlich bildet sich ein Hauptwirbel aus, durch den das Wasser abläuft. Die Drehrichtung des Hauptwirbels hängt dabei von so vielen Faktoren ab, dass sie sich quasi zufällig ergibt. In unserem Redaktionswaschbecken haben wir das einmal ausprobiert und im Video festgehalten.

Wasserwirbel in der Badewanne können überall auf der Erde also rechts- oder linksherum abfließen. Es gibt keine bevorzugte Richtung. Hätte die Erdrotation einen entscheidenden Einfluss auf die Drehrichtung, müsste das Wasser direkt am Äquator geradlinig abfließen. Ein solches Phänomen konnte aber noch nie beobachtet werden.