Wellenform und Wellenbewegung

Wellenform und Orbitalbewegung der Wasserteilchen beim Durchlaufen einer Welle.Die Vorwärtsbewegung der Wellenform ist durch die orangene Linie markiert.
Wellenform und Orbitalbewegung der Wasserteilchen beim Durchlaufen einer Welle.Die Vorwärtsbewegung der Wellenform ist durch die orangene Linie markiert.
Bildquelle: in Anlehung an Press & Siever 2003, S. 441 und Christpherson 1994, S. 484

Flache und sanfte Wellen oder steile und hohe Wellen, regelmäßig auf den Strand auflaufende oder sich überlagernde und stürmische Wellen - Meereswellen sind vielfältig, bewegen und verändern sich. Aber wie entstehen Wellen, wodurch wird ihre Form bestimmt und wie bewegen sie sich fort?

Wellen entstehen durch den Wind, der über das Wasser weht. Dabei überträgt der Wind die Bewegungsenergie der Luft auf das Wasser. Je nach Windgeschwindigkeit entstehen unterschiedliche Wellenformen. Weht beispielsweise eine leichte bis mäßige Brise mit einer Windgeschinfigeit von 5 - 20 km/h über eine ruhige Meeresoberfläche, entstehen bereits kleine Wellen, sogenannte Kräuselwellen (Press & Siever 2003, S. 440). Stärkere Winde erzeugen entsprechend höhere Wellen bis hin zu Wellen mit Schaumkronen. Diese breiten sich vom Sturmzentrum in immer größer werdenden Kreisen aus. Dabei werden sie uregelmäßiger und gehen in flache, breite, runde Wellen, in die so genannte Dünung, über.

Die Wellenform lässt sich anhand folgender Faktoren beschreiben (vergleiche Abbildung):

  • Wellenlänge L
  • Wellenhöhe  H
  • Periode T = Zeit zwischen dem Eintreffen aufeinanderfolgender Wellenkämme

Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen v wird nach folgender Grundgleichung einer Welle berechnet:

       v [m/s] =  L [m] / T [s]

Die Wasserteilchen an der Oberfläche und unter einer Welle bewegen sich auf kreisförmigen vertikalen Umlaufbahnen fort. Dass heißt, die Teilchen vollziehen eine Orbitalbewegung aus. Der Radius der Wasserteilchen nimmt von der Wasseroberfläche mit zunehmender Tiefe ab. Die Vorwärtsbewegung der Wellenform ist durch die Umlaufbahnen gekennzeichnet. Dabei entsprechen die Wellentäler den unteren Bereichen, die Wellenberge den oberen Bereichen der Umlaufbahnen.