Gerhard Neumann: Eigenschwingungen der Ostsee
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Die maximale Geschwindigkeit der Strömung in der Längsrichtung des Sees beträgt also
j:
Vmax — ^ ¿SO'
Die ablenkende Kraft der Erdrotation im Betrage 2 co v sin tp wirkt quer zur Bewegung der Wassermasse,
also rechtwinklig zum Talweg des Sees. An einem Wasserteildien greifen jetzt außer der Gradientkraft in
Richtung des Talweges noch die ablenkende Kraft der Erdrotation und die Schwerkraft g an (s. D e f a n t [10]).
Soll die Meeresoberfläche stets senkrecht auf der resultierenden Kraft stehen, dann wird die Niveaufläche mit
der Horizontalen einen Winkel a einschließen, der durch die Größe der ablenkenden Kraft der Erdrotation
und die Schwerkraft bestimmt ist. Dieser Winkel läßt sich aus
2 co sin <p
tg « = —~
Vmax
berechnen. Da v sich periodisch ändert, wird auch die Meeresoberfläche quer zur Längsrichtung entsprechend
diesen Schwankungen Schwingungen ausführen. Es werden also durch die ablenkende Kraft der Erdrotation
(erzwungene) Querschwingungen erzeugt, deren Periode gleich der Periode der Längsschwingungen,
deren Phase aber gegen die der Longitudinalschwingungen um eine Viertel-Wellenlänge verschoben ist. Die
Amplitude der Querschwingungen kann aus
A’
b(x)
2
tg «
b (x)
2
a
bestimmt werden. Sie ist an der Umrandung des Schwingungsbeckens von Ort zu Ort verschieden und hängt
außer von der Stärke der horizontalen Geschwindigkeit in Längsrichtung des Sees (vmax), auch von der Breite
des Seebeckens ab. Die Überlagerung der Längs- und Querschwingungen muß zu Drehwellen (Amphidromien)
führen, und der Charakter der linearen stehenden Welle geht verloren. Die Amphidromien sind weder zu den
stehenden noch zu den fortschreitenden Wellen zu rechnen; sie bilden eine Wellengattung für sich.
Tab. 11. Horizontale Wasserverschiebungen2 £ 0 , maximale Stromgeschwindigkeiten v und Amplituden der
Querschwingung A ’ bei einigen Querschnitten im System Ostsee — Finnischer Meerbusen.
Schnitt
3
7
11
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
2 Io [km]
1.2
0.9
0.5
0.8
0.45
0.5
0.5
0.5
0.45
0.7
1.2
2.6
3.2s
3.6s
1.2
0.8
V [ m /sec]
0.076
0.057
0.032
0.051
0.029
0.032
0.032
0.032
0.029
0.045
0.076
0.159
0.206
0.232
0.076
0.051
« • 10-6
0.96
0.72
0.40
0.64
0.37
0.40
0.40
0.40
0.37
0.57
0.96
1.99
2.60
2.93
0.96
0.64
b £° [km]
30
39
107
94
151
157
135
128
152
98
81
44
32
32
58
40
A’ [cm]
3
3
4
6
6
6
5
5
6
6
8
9
8
9
6
3
In Tabelle 11 sind für einige Querschnitte der Ostsee, bei einer Amplitude von etwa 50 cm am Ende des
Finnischen Meerbusens, die horizontalen Wasserverschiebungen 2 £ 0 angegeben (Schwingung Lübeck — Lenin
grad) und die in den Querschnitten auftretenden maximalen Stromgeschwindigkeiten v m ax (m/sec) berechnet.
Daraus konnten der Winkel ct und die Amplituden der erzwungenen Querschwingung A’ (cm) bestimmt
werden. Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, bleiben die Amplituden der Querschwingung unter obigen An
nahmen im ganzen Ostseebecken kleiner als 10 cm. Im Finnischen Meerbusen sind sie allgemein etwas größer.
Durch die Überlagerung der Längs- und Querschwingungen können die resultierenden Schwingungskurven
verschiedener Stationen gegeneinander mehr oder weniger in Phase verschoben sein.
Setzen wir für die Längsschwingung y = A cos ff t
und für die Querschwingung y’ — A’ sin a f,
dann gibt die Überlagerung Y «■* y y’ = A cos ff t -f- A’ sin crt.