Gesundheit : Warum brechen Wellen?

Thomas de Padova

80 Meter sind eine ungewöhnliche Laufstrecke. Im Wellenkanal an der Technischen Universität Berlin geht es allerdings auch um eine ungewöhnliche Disziplin. Zunächst erzeugt das von einem hydraulischen Zylinder angetriebene Blatt sehr kurze Wasserwellen. Sobald diese losgelaufen sind, schicken die Forscher längere Wogen hinterher. Lange Wellen sind schneller als kurze. Weshalb von einem Ausflugsdampfer zuerst die langen Heckwellen ans Ufer schlagen und dann erst die kurzen Bugwellen. Im Kanal holen die langen Wellen daher rasch auf. An einem Punkt überlagern sie sich plötzlich mit ihren Vorläufern, türmen sich gemeinsam auf und – platsch! – bricht die Welle.

Was hier mit der Präzision einer Wellengleichung geschieht, ist in der Natur weniger berechenbar. Wellen sind Individuen, kommen und gehen, vom Wind getrieben, in unterschiedlichen Zeitabständen und Höhen. Deshalb lauern Wellenreiter auf die richtige Woge.

Eine Welle transportiert vor allem Energie. Während sie sich ausbreitet, bewegen sich die Wasserteilchen selbst auf geschlossenen Kreisbahnen. So wie eine Ente, die mit jedem Wellenkamm nach oben und nach vorne getragen wird und dann wieder nach unten ins Wellental zurückfällt. Sie steigt auf und ab.

Je höher die Welle, umso größer ist auch die Geschwindigkeit des Wassers auf dem Wellenkamm. Türmen sich Wellen auf offenem Meer immer höher auf, dann schießt das Wasser auf dem Kamm der Welle schließlich voraus. Sie wird instabil, bricht und schäumt und gibt so Energie ab. Das geschieht dann, wenn ihre Höhe ein Siebtel des Abstands zwischen zwei Wellenkämmen erreicht.

Noch heftiger entlädt sich die Energie, wenn die Welle ins flache Wasser gelangt. Die Wellenkämme rücken näher zusammen, die Welle steilt sich auf. „Sie wird am Boden gebremst, während sie an der Oberfläche noch nichts davon spürt“, sagt Günther Clauss vom Bereich Schiffs- und Meerestechnik der TU Berlin. So eilt der Kamm der Welle immer schneller voraus, bis sie sich überschlägt. „Wo sie bricht, hängt von ihrer Höhe und der Wassertiefe ab.“ Gut berechenbar ist dies nur da, wo die Küste stufenförmig ansteigt. Vor Indonesien oder Hawaii etwa. Dort überschlagen sich Wellen wie bei einer Vollbremsung. Für Wellenreiter ein Paradies, das bei Stürzen zur Hölle werden kann.

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