Der Absolutdruck ist der gesamte Druck, der an einem Punkt tatsächlich herrscht, gemessen vom Nullpunkt des luftleeren Raums aus. Für einen Taucher setzt er sich aus dem Luftdruck über der Wasseroberfläche und dem hydrostatischen Druck der darüberstehenden Wassersäule zusammen. Er ist die Größe, mit der in der Tauchphysik gerechnet wird — nicht die Tiefe, und nicht der Überdruck, den ein Manometer anzeigt.
Woraus sich der Absolutdruck zusammensetzt
Über jedem Taucher stehen zwei Säulen: die Atmosphäre und das Wasser. Die Atmosphäre ist das Gewicht der Luft über uns und drückt auf Meereshöhe mit rund 1 bar auf die Wasseroberfläche; das frei zugängliche Lehrbuch für Forschungstaucher von Peter König und Andreas Lipp nennt als Normaldruck 1,01325 bar. Dazu kommt der hydrostatische Druck, der dort beschrieben wird als der Druck, der „durch das Eigengewicht des Wassers über der jeweiligen Wassertiefe“ entsteht. Er berechnet sich als p = ρ · g · D, also aus Dichte, Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) und Tiefe.
Beides addiert sich. In 30 Metern Wassertiefe stehen rund 3 bar Wasserdruck über dem einen bar Luftdruck — der Absolutdruck beträgt etwa 4 bar. Das Wasser hebt den Luftdruck nicht auf, es kommt zu ihm hinzu. Das ist der Punkt, den ich in der Ausbildung am häufigsten erklären muss: Wer nur mit der Tiefe rechnet, vergisst die Atmosphäre und liegt bei jeder Gasrechnung daneben.
Die Faustformel und ihre Grenzen
Für die Praxis genügt die Näherung, die dasselbe Lehrbuch als vereinfachte Taucherformel führt:
Absolutdruck [bar] = 1 + Tiefe [m] ÷ 10
Dahinter steht die Faustregel „Wasserdruck pro 10 m Wassersäule ≈ 1 bar (± 2 %)“. Genau ist sie nicht, und zwar aus zwei Gründen. Erstens hängt der hydrostatische Druck an der Dichte: Süßwasser hat bei 4 °C eine Dichte von 1,00000 kg/l, Salzwasser rund 1,03 kg/l — je nach Salzgehalt zwischen 1,01 und 1,08. Taucherpedia rechnet für Süßwasser mit 0,0981 bar je Meter; SSI legt im Nitrox-Schulungsbuch für Süßwasser 10,2 Meter je bar zugrunde. Zehn Meter Süßwasser erzeugen also etwas weniger als ein bar, zehn Meter Salzwasser etwas mehr. Die Faustregel liegt dazwischen. Zweitens schwankt der Luftdruck über der Oberfläche mit Wetter und Höhe. Nach dem Lehrbuch für Forschungstaucher beträgt die maximale Abweichung dieser Vereinfachung 6,3 Prozent.
Für die Tarierung und die Tauchgangsplanung ist das ohne Belang. Sobald es um Grenzwerte geht — Sauerstoffpartialdruck, maximale Einsatztiefe —, gilt die Regel, dass eine Obergrenze abgerundet und eine Untergrenze aufgerundet wird. Die Ungenauigkeit der Faustformel darf nie zu meinen Gunsten ausschlagen.
Absolutdruck, Überdruck und das Finimeter
Der Absolutdruck wird gegen das Vakuum gemessen, der Relativ- oder Überdruck gegen den Druck der Umgebung. Ein mechanisches Finimeter ist ein Relativdruckmesser: Zeigt es 200 bar, dann stehen 200 bar über dem Umgebungsdruck in der Flasche. An der Oberfläche sind das absolut 201 bar, in 30 Metern 204 bar. Für die Vorratsrechnung spielt dieses eine bar keine Rolle, für die Gasgesetze sehr wohl — dort ist ausnahmslos der Absolutdruck einzusetzen.
Der Umgebungsdruck ist die zweite Größe, die in der Praxis oft synonym gebraucht wird. Unter Wasser ist er dem Absolutdruck der Zahl nach gleich; unterschiedlich ist die Blickrichtung. Der Absolutdruck beschreibt, wie hoch der Druck ist; der Umgebungsdruck beschreibt, was das umgebende Medium auf den Taucher und auf seine Ausrüstung ausübt.
Warum jede Tauchrechnung den Absolutdruck braucht
Alle drei Gasgesetze, die für das Tauchen zählen, rechnen mit dem Absolutdruck:
- Das Gesetz von Boyle-Mariotte verknüpft Druck und Volumen. Von der Oberfläche auf 10 Meter verdoppelt sich der Absolutdruck von 1 auf 2 bar, das Gasvolumen halbiert sich. Von 30 auf 40 Meter steigt er von 4 auf 5 bar — dieselben zehn Meter, aber nur noch ein Viertel Zuwachs.
- Das Gesetz von Dalton und der Partialdruck setzen ihn unmittelbar ein. Die SSI-Formel PPO₂ = [(Tiefe ÷ 10) + 1] × FO₂ enthält die „+ 1“ genau dafür: Sie ist der Luftdruck.
- Das Gesetz von Henry beschreibt, wie viel Gas sich im Gewebe löst — abhängig vom Partialdruck und damit wieder vom Absolutdruck.
Deshalb steht am Anfang jeder Nitroxrechnung dieselbe Zeile: erst den Absolutdruck bestimmen, dann alles Weitere.
Nahe der Oberfläche passiert am meisten
Das Lehrbuch für Forschungstaucher formuliert es als eigenen Merksatz: „Beim Abtauchen in die Tiefe ist die relative Änderung des Umgebungsdruckes in der Nähe der Wasseroberfläche am größten!“ Zwischen 0 und 10 Metern verdoppelt sich der Absolutdruck, zwischen 30 und 40 Metern wächst er um ein Viertel. Alle Barotraumata der Ohren und Nasennebenhöhlen, das Maskenbarotrauma und der Lungenüberdruckunfall haben ihre gefährlichste Zone deshalb dort, wo Anfänger sie am wenigsten vermuten: in den ersten Metern.
Bergsee und Höhe
Der Luftdruck nimmt nach dem Lehrbuch für Forschungstaucher mit der Höhe exponentiell ab. Über einem Bergsee liegt der Ausgangswert also unter 1 bar, und damit verschiebt sich der gesamte Absolutdruck nach unten. Auf die Volumenänderungen wirkt sich das günstig aus, auf die Entsättigung nicht: Der niedrigere Umgebungsdruck an der Oberfläche bedeutet eine größere Druckentlastung am Ende des Tauchgangs. Tauchcomputer verlangen dafür eine Höheneinstellung, und die Dekompressionstabellen der Verbände haben eigene Bergseeteile.
Quellen
- Peter König, Andreas Lipp: Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 1 „Physikalische Grundlagen“ (PDF, Universität Hamburg) — Definitionen von Druck, Luftdruck und hydrostatischem Druck, Formeln, Dichten, Faustregel und ihre Genauigkeit
- Taucherpedia: Hydrostatischer Druck — Druckdefinition, 0,0981 bar je Meter Süßwasser, Umgebungsdruck als Summe aus Wasser- und Atmosphärendruck. Wiki-Quelle, gegengeprüft
- SSI, Enriched Air Nitrox, Schulungsbuch SC-EAN, deutsche Ausgabe 2023 — Partialdruckformel und Rechnung mit 10,2 Metern im Süßwasser. Kursmaterial, nicht öffentlich verlinkbar