Lichte lucht, zware lucht

De luchtdichtheid, oftewel de massa van de lucht per kubieke meter, neemt toe als de luchtdruk stijgt of als de temperatuur daalt. De luchtdichtheid is relevant voor de luchtvaart: bij een lage luchtdichtheid ondervindt een vliegtuig minder lift om op te stijgen. Je verwacht dat de luchtdichtheid het laagst is op dagen waarop het erg warm is en de luchtdruk erg laag. Maar de praktijk leert anders.

Temperatuur en luchtdichtheid

We bekijken eerst het verband tussen de temperatuur en luchtdichtheid aan de grond in De Bilt, voor alle dagen in de periode 1981-2010 (figuur 1). De luchtdichtheid is berekend uit de temperatuur en de luchtdruk aan de grond, gebruik makend van de ideale gaswet, ook wel de wet van Boyle en Gay-Lussac genoemd. De dichtheid neemt grofweg inderdaad af met de temperatuur. Warme lucht betekent lichte lucht, koude lucht betekent zware lucht. De luchtdichtheid vertoont variaties van ongeveer 15 procent, tussen de 1,18 en 1,36 kilogram per kubieke meter.

Druk en luchtdichtheid

Het verband tussen de luchtdruk en de luchtdichtheid aan de grond oogt echter minder eenvoudig (figuur 2). De luchtdichtheid neemt gemiddeld weliswaar toe met toenemende luchtdruk, maar we zien ook dat de laagste luchtdichtheid niet optreedt bij de laagste druk maar bij een tamelijk gemiddelde druk! Kennelijk is het bij extreem lage druk nooit extreem warm, en daardoor de luchtdichtheid nooit extreem laag. Dit wordt bevestigd door de waarnemingen van de druk en de temperatuur in figuur 3. De hoogste luchtdichtheid treedt wel op bij de hoogste luchtdruk (figuur 2). Kennelijk komen extreem hoge druk en extreme koude wel samen voor. Ook dit wordt bevestigd in figuur 3. Hoge luchtdruk betekent zware lucht, maar erg lage luchtdruk betekent geen erg lichte lucht.

Effect klimaatverandering

Door de toename in de temperatuur neemt de luchtdichtheid af, met ongeveer 0,4 procent per graad. Klimaatverandering heeft geen invloed op de hoeveelheid droge lucht. Wel komt er meer waterdamp en broeikasgassen in de lucht, en meer vliegtuigen, waardoor de luchtdruk aan de grond gemiddeld over de hele aarde iets stijgt. Het effect hiervan op de luchtdichtheid is echter nihil.

KNMI-klimaatbericht door Peter Siegmund