8 Zusammenhang zwischen d. Windgeschwindigkeit u. d. Dimensionen d. Meereswellen etc.
Der Winkel <p, welchen die Tangente an das trochoidische Wellenprofil
mit der Abscissenaxe bildet, wird gefunden durch die Formel:
(7)
7Г h sin 0
'Л + л h cos ©’
worin & den Winkel bezeichnet, welchen das Wassertheilchen in seiner Kreis
bahn um die Ruhelage, vom höchsten Punkte aus gerechnet, beschrieben hat.
Für t — oo und D = oo geht nach (5) die Formel (7) über in
n a sin 0
ta< ^ b + na, cos 0’
d. h. bei voller Ausbildung und unbegrenztem Seeraum ist das Wellenprofil von
der Windstärke unabhängig, oder mit anderen Worten, die Wellen sind unter
dieser Voraussetzung einander ähnlich.
Für 0 = 90° oder 270°, oder wenn das Wassertheilchen das ursprüng
liche, ungestörte Niveau passirt, wird:
tg что - V x - =F g 7 ^2 = T f 2 ’ also 40 = 4 ° 46 '’
letztere Werthe für t = oo, D = oo.
Der Ausdruck (7) in Verbindung mit (5) zeigt, dafs, solange die Wellen
noch nicht ihre volle Ausbildung erlangt haben, die Böschung eine ganz andere
sein kann, und zwar, dafs sie steiler sein mufs, ebenso, dafs die Wellen in be
grenzten Gewässern steiler sind als diejenigen irn freien Ocean.
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit v der Wellen ergiebt sich durch
die Formel:
(8) v = ]/|A » 4,39 p w (für t = 00, D = 00),
also wird .der untere Grenzwerth von
^=0,23.
V
Dies Verhältnifs ist gröfser, sobald die Wellen nicht ganz ausgebildet sind, oder
der Seeraum nicht als 00 angesehen werden darf.
Lieutenant Päris findet für vier nach der Gröfse von v gebildete Gruppen
(v = 9,6, 12,5, 14,6 und 16,4 m) bezw. die Werthe 0,25, 0,27, 0,29 und 0,28,
wogegen Krümmel unter Annahme der Windgeschwindigkeit nach Köppen
bezw. 0,28, 0,25, 0,24 und 0,22 findet, und mit den Werthen für w nach (2)
bezw. 0,28, 0,27, 0,26, 0,25 sich ergeben würde.
Aus (8) ergiebt sich, dafs v > w r ist bis etwa w = 20 m per Sek.; dafs
dagegen für gröfsere Windgeschwindigkeiten v<w wird. Dies scheint im
Widerspruche mit den Beobachtungen zu stehen, nach denen die Wellenbewegung
dem Winde vorauseilt, indefs dürfte dabei Folgendes zu erwägen sein. Gröfsere
Windgeschwindigkeiten kommen nur in Verbindung mit mehr oder weniger eng
begrenzten Depressionen des Luftdrucks vor und gehören daher Cyklonen an,
in denen die Windbahn keine geradlinige, sondern ein gekrümmte ist. Während
nun die erzeugte Welle in der Tangente an die Windbahn fortschreitet, geht
der Wind selbst einen ganz anderen Weg, cs ist deshalb nicht ganz richtig, die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle mit der Geschwindigkeit des Windes
zu vergleichen, sie mufs vielmehr mit der Fortbewegung de3 Sturmcentrums in
Vergleich gebracht werden, und diese wird immer kleiner sein als die Ge
schwindigkeit der Wellen.
Wenn der Wind abflaut, so bleibt die Wellenbewegung mit der bis dahin
erlangten Länge und Periode als freie Welle oder sogen. Dünung bestehen, wo
gegen die Höhe zuerst rasch, später langsamer abnimmt. Bin neu anfkommender
Wind aus derselben Richtung beeinflufst die bestehende Dünung nicht, oder nur
insofern, als die Höhe derselben bis zu einem gewissen Grade vermehrt oder
vermindert werden kann. Da eine vollkommene Gleichheit der Länge der
neuen Wellen mit der vorhandenen Dünung nur eine Ausnahme sein wird, auch
die Fortpflanzungsrichtung der Wellen nur selten dieselbe sein wird, und die
neuen Wellen nicht immer in der Phase mit den schon bestehenden Wellen zu
sammenfallen werden, so dürfen wir den Satz aussprechen, dafs der im Meere