Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

zur Erde schauten, war eindeutig zu sehen, dass Sie sich im Verhältnis zur Erde vorwärts bewegten. Man könnte aber auch sagen,wie Galileo es vielleicht getan hätte: Sie saßen still und die Erde bewegte sich unter Ihnen nach hinten. (Einstein hatte angeblich die Angewohnheit zu fragen: »Wann kommt der Bahnhof an diesem Zug an?« Nach ein paar Wiederholungen wurde der Scherz aber wahrscheinlich ein wenig schal.) Doch wie schnell bewegen Sie sich eigentlich?
    Wenn Sie beispielsweise in einer 747 sitzen, beträgt die Reisegeschwindigkeit rund 890 km/h. Doch wenn ein Beobachter am Boden eine Radarmessung bei Ihnen machen würde, während die Maschine von den USA Richtung Großbritannien fliegt, könnte er gut zu dem Schluss kommen, dass Sie schneller als der Schall unterwegs sind. Sie können – in Relation gesprochen – in einem konventionellen Flugzeug die Schallmauer durchbrechen, ohne es überhaupt zu merken.
    Die Gerätegeschwindigkeit eines Flugzeugs ist seine Geschwindigkeit im Verhältnis zur umgebenden Luft, nicht zum Boden. Die Reisegeschwindigkeit von 890 km/h besagt, wie schnell Sie sich in Relation zur Luft um Sie herum bewegen. Aber nehmen wir nun an, die Luft bewegt sich mit 320 km/h in dieselbe Richtung wie Sie. Dann würde Ihre Geschwindigkeit bei der Radarmessung vom Boden aus mit 1210 km/h erscheinen. Das heißt, sie fliegen schneller als der Schall mit seinen 1190 km/h.
    Solche Windgeschwindigkeiten mögen extrem erscheinen, aber in einem starken Jetstream, einem konstanten Luftstrom, der sich aufgrund der Erdrotation von West nach Ost bewegt, sind sie nicht ungewöhnlich. Jetstreams bilden sich bei einer Temperaturinversion in der Atmosphäre in einem Bereich, wo die Temperatur sowohl steigt, wenn man tiefer geht, als auch, wenn man höher geht – dies geschieht üblicherweise in 9000 bis 12000 Metern Höhe, was der Reisehöhe von Verkehrsmaschinen entspricht.Dies ist die Grenze zwischen der unteren Atmosphäre, der Troposphäre, wo der Treibhauseffekt dominiert, und der oberen Atmosphäre, der Stratosphäre, wo die direkten Sonnenstrahlen die stärkste Auswirkung haben. Jetstreams bilden sich nicht überall um die Erde herum, sondern treten als lange Korridore auf, die Geschwindigkeiten von bis zu 400 km/h haben können. Das kann Flüge nach Osten im richtigen Gebiet deutlich schneller (und treibstoffsparender) machen als die entsprechenden Strecken nach Westen und sogar Überschallflüge ermöglichen.

Die spezielle Relativitätstheorie
    Einstein erweiterte die Relativität 1905 aufgrund einer bemerkenswerten Entdeckung entscheidend gegenüber Galileo. Kehren wir zum Jetstream zurück. Dabei kann sich die Geschwindigkeit der Luft mit der des Flugzeugs zu einer höheren Geschwindigkeit über Grund addieren. Ähnlich können wir nach Galileos Relativitätstheorie die beiden Geschwindigkeiten von zwei Flugzeugen addieren, die sich aufeinander zu bewegen. Jedes hat vielleicht eine Geschwindigkeit von 890 km/h über Grund, aber von der einen Maschine aus nähert sich die andere mit rasenden 1780 km/h. Und wenn die Flugzeuge in dieselbe Richtung fliegen, bewegen sie sich, wie wir gesehen haben, in Relation zueinander nicht.
    Als Einstein seinerzeit seine Entdeckung machte, hatte er keine Flugzeuge im Sinn (die gerade erst erfunden worden waren; der erste Flug der Gebrüder Wright hatte 1903, zwei Jahre zuvor, stattgefunden), aber Licht. Stellen Sie sich vor, Ihr Flugzeug würde plötzlich unglaublich schnell. Sie fliegen mit 300000 Kilometern pro Sekunde. Das ist die Lichtgeschwindigkeit. Neben Ihnen geht ein Sonnenstrahl in dieselbe Richtung. Laut Galileo würde der Sonnenstrahl aus Ihrer Perspektive angehalten. Doch Einstein erkannte, dass das ein großes Problem bedeuten würde.
    Der schottische Wissenschaftler James Clerk Maxwell hatte Ende des 19. Jahrhunderts nachgewiesen, dass sich Licht mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen muss . Seine Geschwindigkeit ändert sich in bestimmten Substanzen (beispielsweise ist es in einem Vakuum schneller als in Glas), aber in dem jeweiligen Medium – etwa Luft – ist seine Geschwindigkeit festgelegt. Licht ist das Zusammenwirken von Elektrizität und Magnetismus. Wenn Sie einen elektrischen Strom bewegen, erzeugen Sie Magnetismus. Bewegen Sie einen Magneten, erzeugen Sie Strom. Bewegen Sie Ihren Strom mit der richtigen Geschwindigkeit, erzeugt die Elektrizität Magnetismus, der Strom erzeugt und immer so weiter – sie ziehen sich