Auf dem Wellenkamm

Im Gegensatz zu den Gezeiten ist für die Wellen, die das Wasser kräuseln, nicht der Mond verantwortlich, sondern einzig und allein die Sonne. Wärme und Licht von ihr treiben unsere Wettersysteme an, inklusive der Winde – und Wellen werden durch Wind verursacht. (Eine Ausnahme stellen Tsunamis dar. Sie werden von Erdbeben und Erdrutschen ausgelöst, doch die überwiegende Mehrzahl der Wellen kommt vom Wind, der über die Wasseroberfläche streicht.)

Experiment – Sturm im Wasserglas

Nehmen Sie ein Glas, das etwa zu zwei Dritteln mit Flüssigkeit gefüllt ist. Versetzen Sie dem Glas einen kurzen, kräftigen Ruck (aber passen Sie auf, dass sie keine Sitznachbarn nass spritzen, wenn Sie das während eines Fluges tun). Die Welle, die daraus resultiert, ähnelt einem Tsunami. Dabei handelt es sich um eine einzelne Wellenstruktur, die durch Erschütterung wie etwa bei einem Erdbeben entsteht und sich über das Meer fortsetzt und dabei eine große Wassermenge bewegt.

Bringen Sie nun Ihre Lippen dicht an den Glasrand und pusten Sie sanft über die Flüssigkeit. Nun sollten Sie kleine Kräuselungen darin erkennen: Das sind vom Wind verursachte Wellen, genau wie die normalen Wellen auf dem Meer.

Wenn man Wellen betrachtet, hat man den Eindruck, das Wasser würde sich fortbewegen. Aber der täuscht. Würden normale Wellen sich wirklich so dahinbewegen, wie es aussieht, würden sie viel weiter den Strand hinauflaufen, als sie es tun – so wie ein Tsunami, der sich tatsächlich fortbewegt. Bei gewöhnlichen Wellen, wie man sie an der Küste und auch mitten auf dem Meer sieht, bewegt sich das Wasser in einem deformierten Kreis. Es rotiert über die Wellenoberfläche, hinunter, zurück und wieder hinauf zum Anfang. Der Wellenkamm – also die Form – bewegt sich ständig vorwärts, aber die Wassermasse nicht.

Viele Wellen, die man auf Meereshöhe leicht ausmachen kann, sind aus der Luft schwer zu erkennen, weil hier ein transparentes Material die Form verändert. Was wir stattdessen besser sehen können, sind brechende Wellen, auch als Brecher bezeichnet, mit ihren Schaumkronen. Am häufigsten treten sie in Küstennähe auf, denn in flacherem Wasser brechen Wellen eher. Aber man findet sie auch weit draußen auf dem Meer.

Kurz vor dem Brechen wird die Welle immer höher. Und je höher die Welle wird, desto steiler wird der Winkel an ihrer Vorderseite, bis der Kamm vornüber stürzt und die Welle brechen lässt. Dies geschieht vor allem im flachen Wasser, weil immer weniger Platz für die Wasserströmung unter der Welle bleibt, je mehr sie sich dem Strand nähert. Wie wir gesehen haben, zirkuliert das Wasser in den Wellen in einer rollenden Kreisbewegung, und dieser Kreis wird im flachen Bereich immer mehr zusammengedrückt, was die Welle in die Höhe zwingt.

Die Wassertiefe hat auch eine starke Auswirkung auf die Richtung, in der sich Wellen bewegen. Stellen Sie sich die Wellen an einem Strand vor. Warum laufen sie immer hinauf auf den Strand, auch wenn der Wind in eine andere Richtung weht? Die abnehmende Wassertiefe verändert nicht nur die Form einer Welle, sondern auch ihre Ausrichtung und lässt sie unweigerlich in Richtung Binnenland laufen.

20. Wellen, die in Strandnähe brechen (Kapstadt, Südafrika).

Das Brechen von Wellen ist nicht auf den Küstensaum beschränkt, sondern geschieht immer dann, wenn die Amplitude (die Höhe der Welle) groß genug wird. Das kann mitten im Ozean der Fall sein, wenn der Wind stark genug ist, wenn er lange Zeit weht und wenn er über eine große Fläche Wasser streicht. Wenn die Welle bricht, wechselt das Wasser vom glatten Dahinströmen zu turbulenten Verwirbelungen (mehr zum Thema Turbulenzen später). Der brechende Wellenkamm kracht auf das Meer darunter, und die Turbulenz vermischt Wasser und Luft und produziert so den Schaum, der die typische weiße Krone bildet, die wir mit Brechern assoziieren.