Schwerewellen

Schwerewellen,

 

unter dem Einfluss der Massenträgheit sowie der Schwerkraft sich als Rückstellkraft auf freien Flüssigkeitsoberflächen ausbildende Wellen. Dabei bewegen sich die Flüssigkeitsteilchen näherungsweise auf senkrecht zur Oberfläche stehenden Kreisbahnen, deren Durchmesser rasch mit der Tiefe unter der Oberfläche abnimmt. Bis zur jeweiligen Grenzamplitude bildet sich (bei genügend großer Wassertiefe) der Wellenberg als mehr oder weniger scharfer Grat aus, bei ihrem Überschreiten bricht die Schwerewelle unter Bildung von Schaumkronen. Reine Schwerewellen sind nur bei Wellenlängen λ vorhanden, die größer sind als einige Dezimeter. Die Phasengeschwindigkeit der Schwerewellen ist v_ph = (g Fallbeschleunigung). Wegen der Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeit von der Wellenlänge laufen kurze Wellen langsamer als lange (Dispersion). Deswegen weicht auch die Gruppengeschwindigkeit der Schwerewellen von ihrer Phasengeschwindigkeit ab: v_gr = v_ph / 2. Die Verschiedenheit von Phasen- und Gruppengeschwindigkeit zeigt sich u. a. darin, dass am Kopf einer Wellengruppe immer Wellen »verschwinden« und sich an ihrem Ende neue bilden. Die Erzeugung von Schwerewellen und die dadurch bedingte Energieabgabe sind die Ursache des Wellenwiderstands von Schiffen.