Atmosphäre & ICAO-Standardatmosphäre

Stell dir vor, du startest an einem heißen Julinachmittag auf einem hoch gelegenen Flugplatz. Das Flugzeug rollt und rollt, hebt viel später ab als gewohnt und steigt nur zäh. Der Grund ist die dünnere Luft. Um solche Effekte vorhersagen zu können, brauchst du einen Maßstab: die ICAO-Standardatmosphäre (ISA). Auf ihr beruhen Höhenmesser, Fahrtmesser und die Leistungstabellen im Flughandbuch.

Wie die Atmosphäre aufgebaut ist

Trockene Luft besteht zu etwa 78 % aus Stickstoff, 21 % aus Sauerstoff und 1 % aus Argon und Spurengasen. Diese Anteile bleiben in der Troposphäre gleich, egal wie hoch du fliegst – es wird nur insgesamt weniger Luft. Die Troposphäre ist die unterste Schicht. Sie wird vom Boden her erwärmt, deshalb wird es nach oben hin kälter. Weil sie fast den gesamten Wasserdampf enthält und warme Luft vom Boden aufsteigen kann, spielt sich hier nahezu das ganze Wetter ab.

Die Obergrenze der Troposphäre heißt Tropopause. Über den Polen liegt sie bei etwa 8 km, über dem Äquator bei etwa 16–18 km, in der ISA bei 11 km. Darüber folgt die trockene, sehr stabil geschichtete Stratosphäre, in der die Temperatur zunächst nicht weiter abnimmt.

Die ICAO-Standardatmosphäre

Die ISA ist ein gedachter Durchschnittszustand mit festen Werten. Sie beschreibt nicht das Wetter von heute, sondern liefert den Vergleichsmaßstab: Der Höhenmesser rechnet nach ISA, und Leistungsangaben gelten für ISA-Bedingungen oder werden darauf umgerechnet.

Der Druck nimmt nicht gleichmäßig ab. Die unteren Luftschichten werden vom Gewicht der Luft darüber zusammengedrückt, deshalb fällt der Druck in Bodennähe pro Höhenmeter am stärksten. In rund 18 000 ft liegt bereits die Hälfte der gesamten Luftmasse unter dir.

Luftdichte und Dichtehöhe

Für Motor, Propeller und Tragflächen zählt die Luftdichte, also wie viel Luftmasse in einem Kubikmeter steckt. Drei Dinge verringern sie: hohe Temperatur (warme Luft dehnt sich aus), große Höhe bzw. niedriger Luftdruck und hohe Luftfeuchte. Feuchte Luft ist tatsächlich leichter als trockene, weil ein Wassermolekül leichter ist als die Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, die es ersetzt.

Die Dichtehöhe ist die Höhe, in der in der ISA die gerade herrschende Dichte zu finden wäre. Liegt sie über der Platzhöhe, verhält sich das Flugzeug so, als stünde es höher: Der Motor bekommt pro Arbeitstakt weniger Luft und leistet weniger, der Propeller erzeugt weniger Schub, und für denselben Auftrieb muss das Flugzeug schneller durch die Luft – also auch schneller über die Piste. Die Folgen sind eine längere Startstrecke und eine schlechtere Steigleistung.