Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie die "Monsterwelle" entsteht: RUB-Physiker entwickeln neue Theorie zum Verhalten des Wassers

13.09.2006
RUB-Physiker analysieren und simulieren die "Freak Wave"
Neue Theorie zum Verhalten des Wassers auf hoher See

Sie sind kein "Seemannsgarn": Berichte über haushohe, so genannte Monsterwellen (engl. "freak waves"). Spätestens seit der Begegnung des Kreuzfahrtschiffs Queen Mary 2 im Jahre 1995 mit einer solchen Monsterwelle weiß man um deren Existenz. Wie sie entstehen, haben Physiker der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Umeå (Schweden) nun erstmals analysiert und simuliert. Das Ergebnis ihrer Berechnungen: Treffen zwei Wellen in einem bestimmten, relativ kleinen Winkel aufeinander, können sie sich gegenseitig "aufschaukeln" und die normalen, stabilisierenden physikalischen Effekte des Wassers außer Kraft setzen. Im Falle dieses nicht-linearen Verhaltens von Wellen entsteht eine neue Instabilität. Begünstigt durch starke Strömung und - entgegen gesetzten - starken Wind kann sich daraus die gigantische Welle kontinuierlich aufbauen. Darüber berichteten die Forscher vor kurzem in der Zeitschrift "Physical Review Letters".

Neues Zwei-Wellen-Modell

Grundlage der Berechnung sind die so genannten Schrödinger-Gleichungen aus der Quantenmechanik, die eigentlich dazu dienen, das wellenartige Verhalten von Elektronen in Atomen zu beschreiben. Die Bochumer Physiker Prof. Padma Kant Shukla, Dr. Ioannis Kourakis und Dr. Bengt Eliasson und ihre schwedischen Kollegen Prof. Mattias Marklund und Prof. Lennart Stenflo wendeten diese Gleichungen auf das Verhalten von Wasser an, dadurch konnten sie eine neue Theorie über ein "Zwei-Wellen-System" entwickeln. Prof. Shukla: "Zwei nicht-lineare, miteinander wechselwirkende Wellen verhalten sich demnach ganz anders als eine einzelne Welle, die normale Instabilitäten zeigt und sich in mehrere kleine Wellen auflöst, die dann linear zueinander verlaufen." Aus zwei nicht-linearen Wellen resultiere indes ein "neues Verhalten" des Wassers, zum Beispiel die Entstehung regelrechter "Wellenpakete" mit dreimal höheren Amplituden als bei einer einzelnen Welle.

... mehr zu:
»Monsterwelle »RUB-Physiker »Welle

Windrichtung gegen Wasserströmung

Nahezu alle einzelnen Wellen entstehen aus einem Plätschern an der Wasseroberfläche, angefacht durch Wind, die Ausnahme sind Tsunamis als Folge eines Seebebens. Bedingt durch die Oberflächenspannung des Wassers fällt die Welle normalerweise nach kurzer Zeit wieder in sich zusammen und löst sich auf, es sei denn, starker Wind erhöht den Seegang deutlich. Bei der Entstehung der Monsterwellen spielt der Wind eine zentrale Rolle, "vor allem, wenn die Windrichtung entgegengesetzt zur Wasserströmung verläuft", so Prof. Shukla.

Neue Theorie aus alten Gleichungen

Im Gegensatz zu früheren Theorien, die von einem linearen Verhalten der Wellen ausgingen, steht damit erstmals ein nicht-lineares Modell zur Wellenberechnung zur Verfügung: "Eine neue Theorie aus alten Gleichungen", so Prof. Shukla. Damit sei ein erster Schritt getan, die Ursachen und die Entstehung der Monsterwelle genauer zu verstehen. "In Zukunft könnte man dieses tiefer gehende Verständnis der "Freak Wave" mit statistischen Methoden und neuen Beobachtungsverfahren kombinieren, um Monsterwellen in bestimmten Regionen - etwa im Nordatlantik - vorhersagen bzw. frühzeitig davor warnen zu können. Schließlich seien die Monsterwellen nicht nur für Schiffe eine Bedrohung, sondern zum Beispiel auch für Ölplattformen".

Titelaufnahme

Shukla, P.K., Kourakis, I., Eliasson, B., Marklund, M. and Stenflo, L.: "Instability and Evolution of Nonlineary Interacting Water Waves". Physical Review Letters, Vol. 97, 094501 (30.8.2006).

Weitere Informationen

Prof. Dr. Padma Kant Shukla, Theoretische Physik IV, Ruhr-Universität Bochum, Tel. 0234/32-23759, E-Mail: ps@tp4.rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Berichte zu: Monsterwelle RUB-Physiker Welle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Orientierungslauf im Mikrokosmos
24.05.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen
23.05.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Krebs erregende Substanzen aus Benzinmotoren

24.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wasserqualität von Flüssen: Zusätzliche Reinigungsstufen in Kläranlagen lohnen sich

24.05.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Orientierungslauf im Mikrokosmos

24.05.2017 | Physik Astronomie