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Aus dem Archiv der Deutschen Seewarte — 1S9G No. 4 —
. Gleich wie hinter und seitlich eines Brückenpfeilers sind auch an den Seiten eines Schiffes bisweilen
kleine Wirbel zu beobachten. Ihr Entstehen wird bedingt durch die Rauhigkeit der Schiffswände und durch
die Geschwindigkeit des Schiffes relativ zu jener des Wassers. Diese Wirbel bilden einen Theil des Wider
standes, welchem das Schiff' bei seiner Bewegung ausgesetzt ist, der sogenannten skin-friction. Die beiden
Frouden (W. und E. R.) haben gezeigt, wie diese Wirbel während ihrer Rotation von dem Schiff mit
geschleppt werden mit einer Geschwindigkeit, welche die Hälfte jener des Schiffes ist.
Jeder fremde Körper, wie ein Torpedo oder eine Wassermasse von anderen Eigenschaften (jet), welche
mit Kraft im Wasser fortgetrieben wird, veranlasst ähnliche kleine verschieden geneigte Wirbel. Ebenso
ist es möglich, dass ein kalter, schwerer, breiter Luftstrom auf der Erdoberfläche, in einen warmen, feuchten
Luftstrom eindringend, einen oder mehrere Wirbel um horizontale Achsen an ihrer oberen Seite verursacht.
Die Abkühlung im Zentrum der Wirbel und dadurch in weitem Lmfang verursachte Wolkenbildung macht
die Erscheinung sichtbar. So sind die Pamperos und die Erscheinungen der cold-waves zu verstehen. Auf
ähnliche Weise können auch Gewitter entstehen.
Diese Art Wirbel ist linksdrehend.
Es giebt noch eine dritte Art der Wirbel, nämlich vortex-rings, welche, weil sie sich in der Atmo
sphäre immer als linksdrehend anzeigen, als zweite Hauptgruppe der linksdrehenden zu betrachten sind. Diese
werden auf experimentellem Wege am besten verdeutlicht, wenn spezifisch leichtere Flüssigkeit in kleiner
Menge in schwererer emporsteigt.
Wenn man durch eine in dem Boden eines mit Wasser gefüllten Fasses ausmündende Röhre ein wenig
Oel emporsteigen lässt, so nimmt dieser Tropfen bei seiner aufsteigenden Bewegung bald eine abgeplattete
Gestalt an unter Einfluss der Oberflächen-Spannung des Oeltropfens, des Gegendruckes des Wassers und
der Reibung zwischen Wasser und Oel. Wird auf dieselbe Weise eine kleine Quantität Luft zur Aufsteigung
gebracht, so nimmt diese in Folge der grösseren Steigkraft eine viel stärker abgeplattete Gestalt an, einem
geöffneten Regenschirme nicht unähnlich und dabei in der Mitte dünn, an dem Rande dick im Durchschnitt.
Die Luft in den Blasen selbst bewegt sich dabei an der oberen Seite auswärts, an der unteren Seite nach
innen. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung wächst je nachdem die Luft höher steigt, zu gleicher Zeit
vermindert sich die Dicke des zentralen Theiles fortwährend, bis endlich ein vortex-ring von Luft im Wasser
entstanden ist, welcher jedoch zu gleicher Zeit zerstört wird. Lässt man nur wenig von einander verschie
dene Flüssigkeiten z. B. warmes Wasser oder warme Luft in kaltem Wasser oder kalter Luft aufsteigen,
dann sind Steigkraft, Oberflächen - Spannung und Reibung viel kleiner, die emporsteigende Masse nimmt
wohl die schirmförmige Gestalt an, doch breitet sie sich dabei mehr aus und kommt in gewisser Höhe zur
Ruhe. Die auf diesem Wege hervorgebrachten Wirbelringe haben jedoch nicht den ziemlich konstanten kreis
förmigen Durchschnitt wie die Rauchringe, wie Thomson und Tait gelehrt haben. Die Ringe in Flüssig
keiten sind spiralförmig im Durchschnitt, der Durchmesser des Ringes wächst während des Aufsteigens, bis
das ganze Gebilde an der Oberfläche aufgelöst wird oder zurückgeworfen zur Senkung gebracht wird, um
zuletzt durch auswendige Ursachen oder Viscosität gänzlich zerstört zu werden.
Wenn man auf solche Weise zwei Tropfen kurz nach einander zur Aufsteigung bringt, so rollt der
erste sich wieder spiralförmig auf und bildet einen Wirbelring, der zweite dehnt sich in der Länge aus,
verschmälert sich an der oberen Seite und stürzt sich auf einmal in die Oeffnung des vorhergegangenen,
erweitert diesen und geht durch ihn hindurch, um zuletzt sich auch spiralförmig aufzurollen. Die Erschei
nungen werden noch mehr zusammengesetzt, wenn eine Menge Tropfen oder ein schwacher Strom empor
steigt , und dies wird in noch höherem Maasse der Fall sein, wenn statt Flüssigkeit Luft angewandt wird.
Findet ausserdem die Erscheinung in der freien Atmosphäre statt, dann sind noch viele andere störende
Umstände in Betracht zu ziehen. Zuerst ist die umgebende Luft nicht in Ruhe, wie in dem Experimente.
Die äusseren Strömungen verursachen ein einseitliches Zerstören der Wirbelringe. Weiter besitzt die Säule
der aufsteigenden Luft als Ganzes eine aus uns unbekannten Ursachen entstehende Eigenbewegung an der
Erdoberfläche.
Das Aufsteigen einer spezifisch leichteren Luftmasse in einer dichteren ist auch zu betrachten als das
Fliessen in einer Rohrleitung, deren Wände elastisch sind und von der schwereren Luft gebildet werden.
Osborne Reynolds hat experimentell nachgewiesen, dass, wenn eine Flüssigkeit in einer geraden
cylinderförmigen Rohrleitung in regelmässiger Bewegung ist, eine turbulente wirbelnde Bewegung eintritt,
wenn die Geschwindigkeit einen gewissen Betrag überschreitet. Diese kritische Geschwindigkeit ist nach