Definition

Als Überlagerung bezeichnet man allgemein zunächst jede schichtartige Überdeckung^[1]. In der Physik spricht man auch von einer Superposition. Typische Beispiele sind die Überlagerung von Wellen^[2], Schwingungen^[2], Wirkungen^[3], Kräften^[4] Drehmomenten^[5], Feldern^[6] oder Bewegungen^[7]. Daneben gibt es eine Reihe weiter Bedeutungen, zum Beispiel im Tunnelbau^[8], der Sprachforschung^[9]^[10] sowie im Kaufmannswesen^[11].

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht zwei sich überlagernde Wellenfronten. Die Front von oben links kommt vom offenen Meer. Die Front von oben rechts ist rücklaufendes Wasser aus einem Priel. Die Überlagerung scheint nicht ganz störungsfrei zu sein.☛

Überlagerung von Wellen

Bei der Überlagerung von Wellen, auch Superposition genannt, kann man zwei Fälle unterscheiden: die ungestörte und die gestörte Überlagerung. Beide Fälle sind hier kurz vorgestellt.

Ungestörte Überlagerung: Interferenz

Im Wellenmodell des Lichts oder der elektromagnetischen Wellen überhaupt, sowie auch bei den Materiewellen der Quantenphysik geht man von einer sogenannten ungestörten Überlagerung einzelner sinusförmiger Wellen aus. Treffen zwei solche Wellen aufeinander, so ist etwa die momentane Auslenkung der Überlagerung die exakte Summe der momentanen Auslenkungen jeder der beiden einzelnen Wellen. Haben die sich überlagendernden Wellen dieselbe Frequenz und Wellenlänge, so bilde sich daraus typische Interferenzmuster ↗

Gestörte Überagerung: z. B. Wasserwellen

Bei einer gestörten Überlagerung ist die Auslenkung der Überlagerung nicht gleich der Summe der Überlagerung der beiden einzelnen Wellen oder schwingenden Dinge. Das klassische Beispiel sind gegeneinander klatschende Wellen gleicher Höhe. Sie erzeugen oft nicht einfach einen doppelten so hohen Wellenberg. Stattdessen türmen sich die überlagernden Wellen viel stärker auf und spritzen am gemeinsamen Wellen oft steil nach oben auf. Der Effekt tritt zum Beispiel auf bei einer sogenannten Clapotis ↗

Überlagerung von Feldern

Felder in der Physik ordnen jedem Punkt im betrachteten Raum einen Wert einer physikalischen Größe zu. Man spricht zum Beispiel von Kraft-, Temperatur-, Gravitations- oder Strömungsfeldern. Wirken an einem Ort zwei Felder gleichzeitig, so führt das wieder zu einer Überlagerung deren Wirkungen. Kann man die Feldgrößen einfach addieren, so spricht man wieder von einer ungestörten Überlagerung (Superposition). Das klassische Beispiel sind zwei Felder, von denen je eins zu einer eigenen elektrischen Ladung gehört. Ein interessantes Beispiel ist die Überlagerung der Felder von Kernkräften und der Coulombkraft in der Nähe von Atomkernen. Siehe dazu den Artikel zum Coulombwall ↗

Überlagerung von Kräften

Bei der Überlagerung von Kräften, etwa in Kraftfeldern, ist der Fall ähnlich wie bei der Überlagerung von Feldern: die Einzelgrößen werden aufaddiert. Man geht dabei meist von einer ungestörten Überlagerung (Superposition) aus. Das klassische Beispiel ist die Überlagerung von zwei Kräften, die an einem gemeinsamen Punkt angreifen. Die Überlagerung führt rechnerisch zur Addition von Vektoren. Siehe mehr unter Kräfte addieren ↗

Überlagerung von Bewegungen

Wenn man auf einem fahrenden Schiff im Kreis läuft, dann würde die Bewegung des Menschen für einen Beobachter aus einem Ballon wie eine auseinandergezogene Springfeder aussehen. Das klassische Beispiel aus der Physik ist die Kreisbewegung eines Pendels: diese kann als Überlagerung zweier ganz unabhängiger Schwingungen mit 90° Richtungsunterschied zusammengesetzt gedacht werden. Ein weiter Beispiel ist die Überlagerung einer vertikalen und einer horizontalen Bewegung beim schrägen Abschuss eines Geschoss. Siehe dazu den Artikel schiefer Wurf ↗

Bedeutungen außerhalb der Physik

Überlagerung im Tunnelbau

Im Tunnelbau bezeichnet die Überlagerung an einem bestimmten Ort eines Tunnels die vertikale Höhe des darüber liegenden Materials, etwa eines Gebirges. Diese Idee ist eng verwandt mit dem bergmännischen Begriff der Mächtigkeit ↗

Überlagerung in der Linguistik

Als die normannischen Eroberer im Jahr 1066 England eroberten, brachten sie auch ihre eigene Sprache mit, das Französische. Die angelsächsische Bevölkerung behielt aber weitgehend ihre eigene germanisch geprägte Sprache bei. So überlagerte die Sprache der Eroberer die Sprache der Besiegten. Erst im 14ten Jahrhundert war daraus ein einheitliches Englisch entstanden, das sowohl von der Bevölkerung wie auch der herrschenden ehemals normannischen Elite gesprochen wurde.^[9]

Überlagerung im Kaufmannswesen

Im Kaufmannswesen schließlich hat Überlagerung eine gänzlich andere Bedeutung als in den bisher betrachteten Fällen. Dort steht Überlagerung ganz schlicht für eine zu lange Aufbewahrung einer Ware in einem Lager. Als Folge hat die Ware dabei erheblich an Qualität eingebußt. Batterien haben dann nicht mehr genug Elektrizität gespeichert, Lebensmittel werden faul oder verlieren den Geschmack und Modeartikel kommen "aus der Mode".^[11]

Fußnoten

[1] Die allgemeine Bedeutung von Überlagerung lässt den Begriff noch recht weit offen. Sehr weit gefasst ist eine Überlagerung zunächst nur ein "schichtartiges (Sich-)Überdecken; das Sichüberschneiden in bestimmten Bereichen". In: der Artikel "Überlagerung". Digitales Wörterbuch der Deutschen Sprache (DWDS). Stand 20. September 2024. Online: https://www.dwds.de/wb/Überlagerung

[2] In der Physik ist Superposition, etwa von Wellen oder Kräften, ein Fremdwort für Überlagerung: "Überlagerung (von Kräften oder Schwingungen)" In: der Artikel "Superposition". Digitales Wörterbuch der Deutschen Sprache (DWDS). Stand 20. September 2024. Siehe auch Superposition ↗

[3] In der Physik wird der Begriff der Überlagerung dann auf "Wirkungen" eingeengt. Das digitale Wörterbuch der Deutschen Sprache definiert Überlagerung im Sinne der Physik als "die sich aus dem Zusammentreffen von zwei oder mehr physikalischen Wirkungen ergebende Überschneidung (besonders von Schall-, Licht- und Materiewellen) sowie die daraus resultierende Wellenintensität, Interferenz" In: der Artikel "Überlagerung". Digitales Wörterbuch der Deutschen Sprache (DWDS). Stand 20. September 2024. Online: https://www.dwds.de/wb/Überlagerung

[4] Zur Überlagerung von Kräften in einem Lexikon aus dem Jahr 1909: "Superposition (lat.), Übereinanderlagerung, z. B. das Zusammenwirken von zwei Kräften ohne gegenseitige Störung, die Übereinanderlagerung schwacher, durch verschiedene Kräfte hervorgebrachten Deformationen, von Wasserwellen, Seilwellen, elektrischen Wellen etc." In: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 19. Leipzig 1909, S. 210. Online: http://www.zeno.org/nid/20007548834

[5] Eine Überlagerung von Drehmomenten wird beschrieben: "Für ein System von i Massenpunkten ergibt sich das Drehmoment als lineare Überlagerung der Einzeldrehmomente". In: der Artikel "Drehbewegung". Spektrum Lexikon der Physik. Stand 20. September 2024. https://www.spektrum.de/lexikon/physik/drehmoment/3348

[6] "Allgemein entsteht ein (elliptisches) Drehfeld durch die Überlagerung zweier oder mehrerer gleichfrequenter Wechselfelder". In: der Artikel "Drehfeld". Spektrum Lexikon der Physik. Stand 20. September 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/drehfeld/3330

[7] Von einer Überlagerung von Bewegungen ist etwa die Rede in der folgenden Erklärung: "Jede freie Bewegung eines starren Körpers kann auf die Überlagerung einer Translation und einer Rotation um den Schwerpunkt zurückgeführt werden". In: der Artikel "Drehbewegung". Spektrum Lexikon der Physik. Stand 20. September 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/drehbewegung/3327

[8] Im Tunnelbau steht Überlagerung für die Mächtigkeit, das heißt für die vertikale Höhe, des Gebirges oberhalb von einem Tunnel. Je nachdem wo man sich im Tunnel befindet, kann die Überlagerung stark unterschiedlich sein. So heißt es zum Beispiel in einem Lexikon des Eisenbahnwesens aus dem Jahr 1921:"Tauerntunnel. Der zweigleisige, 8550·6 m lange, gerade Tunnel der Tauernbahn liegt zwischen den Stationen Böckstein in Salzburg, Nordseite (1172·8 m ü.M.), und Mallnitz in Kärnten, Südseite (1219 m ü.M.), unterfährt die Hohen Tauern (2790 m), steigt vom Nordmund mit 10 und 3·3‰ und fällt nach dem Südmund mit 4 und 2‰, wie Abb. 275 zeigt." In: Röll, Freiherr von: Enzyklopädie des Eisenbahnwesens, Band 9. Berlin, Wien 1921, S. 275-276. Online: http://www.zeno.org/nid/2001142804X

[9] In der Sprachforschung steht Überlagerung für . So zum Beispiel in einem Buch aus dem Jahr 1923: "Die richtige Auffassung ist die entgegengesetzte, daß nämlich das englische Volk in seinem eigentümlichen Charakter und mit seiner eigentümlichen Sprache erst entstanden ist durch die normannische Eroberung, die Überlagerung einer herrschenden, französisch sprechenden Schicht über das bisherige germanische Staatswesen, das freilich durch Reste unterworfener altbritischer Bevölkerung und den Einfluß der Kirche auch schon romanische Elemente in sich aufgenommen hatte." In: Hans Delbrück: Geschichte der Kriegskunst im Rahmen der politischen Geschichte. Berlin 1923, Teil 3, S. 166-167. Online: http://www.zeno.org/nid/20002736691

[10] In der Linguistik wurde im Jahr 1872 eine Wellentheorie entworfen, in der unterschiedliche Sprachen ähnlich wie interferierende Wellen gegenseitig beeinflussen sollten. Siehe dazu: Johannes Schmidt: Die Verwandtschaftsverhältnisse der indogermanischen Sprachen. H. Böhlau, Weimar 1872.

[11] Im Kaufmannswesen kann eine Überlagerung ein "zur Unbrauchbarkeit oder Qualitätsminderung (einer Ware) führendes, übermäßig langes Lagern; das Überlagertsein". Als Beispiele kann man sich zu lange gelagerte Batterien mit entsprechendem Spannungsverlust oder die zu lange Lagerung von Lebensmitteln bis hin zur Fäule vorstellen. In: In: der Artikel "Überlagerung". Digitales Wörterbuch der Deutschen Sprache (DWDS). Stand 20. September 2024. Online: https://www.dwds.de/wb/Überlagerung