Basiswissen

Als Wasserwelle bezeichnet man räumlich sich fortpflanzende periodische Schwingungen von Wasserteilchen. Solche Schwingungen können auch unter Wasser, etwa nahe an Grenzschichten verschieden dichter Wassermassen beobachtet werden. Hier behandelt werden aber nur Wasserwellen im engeren Sinn als ein Oberflächenphänomen an der Grenze des Wassers zur Luft.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Eine sogenannte Gezeitenwelle bewegt sich den englischen Fluss Severn aufwärts: das Spektakel findet zweimal täglich statt. © Lesmalvern ☛

Aufeinanderfolge von Einzelwellen

Eine einzelne Welle besteht immer aus einem Wellental und einem Wellenberg. Normalerweise wandern nicht einzelne solche Wellen an der Oberfläche entlang. Vielmehr folgen fast identische Wellen in gleichmäßiger Folge aufeinander. Man spricht dabei auch von Seegang. Wasserwellen können einer Sinuskurve ähneln, aber auch erheblich davon abweichen. Siehe auch 👉 Sinuskurve

Sonderfälle von Wasserwellen

Wandern um Hindernis 👉 Beugung (Wasserwellen)

Wandert Flüsse aufwärts 👉 Bore

Stehende Welle in Hafen 👉 Clapotis

Ebbe und Flut 👉 Gezeitenwelle

Mehrere Richtungen 👉 Kreuzsee

Bis über 20 m hoch 👉 Monsterwelle

Z. B. an Wänden 👉 Reflexion (Wasserwellen)

Einzelne Welle 👉 Soliton

Oft Katastrophal 👉 Tsunami

Am Strand 👉 Wellenbrechen

Nur ein Wellenberg 👉 Solitärwelle

Von Wind erzeugt 👉 Windwelle

Fachworte zu Wasserwellen

Die Wasseroberfläche bei wellenlosem Zustand 👉 Ruhewasserspiegel

Der Teil einer Welle über dem gedachen Ruhewasserspiegel 👉 Wellenberg

Der Teil einer Welle unter dem gedachen Ruhewasserspiegel 👉 Wellental

Der höchste Punkt einer Welle oben auf dem Wellenberg 👉 Wellenkamm

Der tiefste Punkt einer Welle unten im Wellental 👉 Wellensohle

Die Gesamtlänge von Tal und Berg in Ausbreitungsrichtung 👉 Wellenlänge

Der vertikale Abstand vom tiefsten zum höchsten Punkt 👉 Wellenhöhe

Der vertikale Abstand vom Ruhewasserspiegel zum höchsten Punkt 👉 Höhenauslenkung

Der vertikale Abstand vom Ruhewasserspiegel zum tiefsten Punkt 👉 Tiefenauslenkung

Zeitdauer, mit der Wellenkämme an derselben Stelle ankommen 👉 Wellenperiodendauer

Mathematische Berechnung

Reale Wasserwellen in Natur und Technik sind äußerst komplexe Gebilde und mathematisch nicht einfach zu beschreiben.^[1]^[2] Viele Faktoren haben einen Einfluss auf die Form und die Bewegung einer Welle: Wind, Strömungen, Oberflächenspannung des Wassers, Wassertiefe, Form des Gewässerboden, benachbarte Wellen. Eine starke Vereinfachung ist die Annahme mehr oder minder sinusförmiger Wellenmuster, die sich gegenseitig aufaddieren. Für diesen stark idealisierten Fall gilt die sogenannte 👉 Wellengleichung

Fußnoten

[1] George Biddell Airy: On tides and waves, Encyclopaedia Metropolitana, Vol. 5 London: B. Fellowes, 241–396. 1845.

[2] Die Clapotis ist ausführlich beschrieben in: Fritz Büsching: Komplexe Reflexionskoeffizienten für Wasserwellen zur Klassifizierung von Brandungseffekten an Küstenschutzbauwerken. In: Die Küste, 78 (2011), 235-258.

[3] Ein anerkanntes Lehrbuch der Ozeanographie ist: Siedler, Gerold and Zenk, Walter: Physikalische Grundlagen der Ozeanographie: Hydrodynamik". Physik Online. Berlin: De Gruyter, 2018.