Die Gravitation trägt immer den Sieg davon

Die Flüsse und Bäche, mit denen wir uns zuvor beschäftigt haben, gelangen schließlich ins Meer. Kinder (und einige Philosophen früherer Zeiten) neigen zu der Annahme, dass Flüsse immer auf dem Weg zum Meer sind … weil es eben das ist, was Flüsse tun. Das ist offenkundig nicht wahr – ein Fluss kann verhältnismäßig dicht an der Küste entspringen und dann vom Meer weg landeinwärts fließen. Richtig muss es heißen: Flüsse fließen bergab. Das müssen sie tun – die Gravitation treibt sie dazu. Die Gravitation zu verstehen ist entscheidend, nicht nur, um dem Verlauf von Flüssen zu folgen, sondern auch, um sich bei dieser Art von Aufenthalt in der Luft wohlzufühlen.

Die Gravitationskraft lässt uns keine Wahl. Sie zieht immer nach unten (genauer: Richtung Massemittelpunkt der Erde). Daher fließt ein Fluss unter der Einwirkung der Gravitation nach unten. Üblicherweise ist die Küste der am niedrigsten gelegene Punkt eines Landes, was bedeutet, dass der Fluss letztlich seinen Weg zum Meer findet. Allerdings ist es auch möglich, dass es einen niedriger gelegenen Punkt im Landesinneren gibt. Dann wird sich das Wasser dort sammeln.

Experiment – Kraftfelder

Bei diesem Experiment müssen Sie einen Ball hochwerfen. Wenn Sie sich an Bord eines Flugzeugs befinden, sollten Sie ein zusammengeknülltes Blatt Papier verwenden (dieses aber nicht zu hoch werfen). Werfen Sie den Ball sanft in die Luft, so dass er höchstens einen Meter nach oben fliegt, und fangen Sie ihn wieder auf, wenn er zurückkommt. Beobachten Sie die Flugbahn des Balls. Machen Sie das mehrere Male und versuchen Sie, drei verschiedene Phasen auszumachen – der Ball steigt nach oben, er erreicht den Gipfelpunkt der Bewegung, er fällt zurück in Richtung Ihrer Hand.

Denken Sie über jede dieser Bewegungsphasen nach. Lässt man den Luftwiderstand einmal beiseite, welche Kräfte wirken auf den Ball, kurz nachdem er Ihre Hand verlassen hat, wenn er nach oben steigt, wenn er den Scheitelpunkt seines Fluges erreicht und wenn er die Hälfte des Wegs nach unten zurückgelegt hat?

Es ist vielleicht überraschend, doch wenn man den Luftwiderstand ignoriert, gibt es nur eine einzige Kraft, die in allen Phasen auf den Ball einwirkt. Und das ist die Gravitation, die nach unten zieht. Mit Ihrer Hand haben Sie eine gewisse nach oben treibende Kraft ausgeübt, aber sobald der Ball Ihre Hand verlässt, ist es nur noch die nach unten ziehende Gravitation, der er ausgesetzt ist. Das bedeutet, während seines gesamten Fluges beschleunigt der Ball nach unten. Wenn er anfängt, sich nach oben zu bewegen, ist die Folge dieser Beschleunigung, dass er langsamer wird. Er beschleunigt entgegen seiner Bewegungsrichtung.

Im Scheitelpunkt stoppt die Bewegung des Balls. Aber es existiert kein Gleichgewicht der Kräfte. Die Kraft beschleunigt ihn weiterhin nach unten. Genauso – und wahrscheinlich am offensichtlichsten – wirkt auf dem Weg nach unten weiter die nach unten ziehende Kraft auf ihn ein und beschleunigt ihn in Richtung Boden.

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Ihre ersten Überlegungen anders lauteten. Als diese Frage im Rahmen einer Studie Naturwissenschaftslehrern (zugegebenermaßen waren die meisten von ihnen keine Physiker) gestellt wurde, waren ihre Antworten mehrheitlich falsch. Die Vorgänge sind nicht offensichtlich – aber bei einem sich bewegenden Körper wie Ihrem Flugzeug ist es entscheidend, die Kräfte zu verstehen, die beteiligt sind.

Wenn nur ein kleiner Bach zu dem niedrigen Punkt fließt, kann es sein, dass Verdunstung und Versickern die Strömung aufheben, so dass ein stabiler See entsteht, der von dem Bach gespeist wird. Wenn nicht, steigt der Wasserspiegel so lange, bis der niedrigste Teil der Umgebung überschwemmt wird und sich ein neuer selbststrukturierender Wasserlauf auf den Weg nach unten macht.