4.1.08
Hydrodynamik-Vorlesung in Vorbereitung
Tsunami/Monsterwellen/Schrödingergleichung
Nach dem großen Tsunami wurde im Fernsehen behauptet, vor einem Tsunami geht immer das Meer zurück. Das konnte ich mir nicht vorstellen, und dachte ich wäre zu blöd.
Wochen oder Monate später kam erstmals die Richtigstellung, dass nämlich das Meer nur zurückgeht, wenn zuerst ein Wellental kommt (SpiegelTV). Daraufhin erfand ich den Begriff "hydrostatische Druckwelle". Später meinte ein Physiker (Leserbrief in Spektrum der Wissenschaft) ein Tsunami sei eine "Schwerewelle", und hatte sogar eine einfache Formel für die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Meerestiefe, Wurzel gh oder so.
Mein Begriff gefällt mir besser falls korrekt. Mal sehen ob ich daraus die Geschwindigkeit herleiten kann.
Die Fortbewegung der Welle beruht vermutlich darauf, dass auf jeder Höhe der Wassersäule der Druck an der Front ca. 0,1bar höher ist als im davorliegenden Meer (bei einer Tsunami-Höhe von 1m), Vermutung1. Dadurch bewegt sich Wasser in Richtung der Welle (F=ma), ohne sich zurückzubewegen (weil der Druck nicht abfällt sondern hoch bleibt wegen der Länge der Welle). Dadurch wird eine große Menge Wasser transportiert bis es auf eine Küste trifft. Am Ende der Welle sinkt wieder der Druck, so dass die Bewegung der Wassersäule in Richtung der Welle aufhört. (Vermutung2: die gesamte Wassermasse unter dem erhöhten Meeresspiegel bewegt sich mit geringer Geschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung, am Ende der Welle besteht ein Druckgefälle gegen Ausbreit.richt., so dass die Bewegung gestoppt wird.)
Druckmessungen auf dem Meeresboden bei normalem Wellengang haben ergeben, dass unterhalb einer Welle ein erhöhter Druck entsteht, so dass das Wasser seitlich weggedrückt wird. Dann kommt sofort ein Wellental und niedriger Druck, so dass das Wasser wieder zurückfließt. Es schwappt hin und her, sichtbar an Pflanzen.
In dem Sekundenbruchteil wenn ein Wellenberg über einer Stelle des Meeresbodens ankommt, rast ein hydrostatischer Druck nach unten, vermutlich mit 5km/s oder so, Vermutung3 (Hydrodynamik).
Beim Tsunami ist die vorwärtsbewegte Wassermasse konstant (wenige % Verluste auf tausenden km), dadurch steigt die Wellenhöhe bei abnehmender Meerestiefe.
Und die Geschwindigkeit sinkt (Erklärung vermutlich Bergauf-laufen, Vermutung4).
Monsterwellen:
BBC-Bericht von 2002 3mal gesehen am 2.1.08 (lief auf Vox und Phoenix), aber ich bin nicht drauf gekommen wo die molekularkinetische Ursache sein könnte. Erst 1 Tag später ist mir die Tiefenwirkung eingefallen.
Nach irgendeinem versicherungstechnischen "linearen Modell" sind Extremwellen nur 50% oder so höher als der durchschnittliche Wellengang, Wellen mit einer Höhe wie Monsterwellen sind zigtausend oder millionenmal seltener als in der Realität beobachtet (Kaventsmänner). Für niedrigen Wellengang trifft das lineare Modell ungefähr zu, bei hohem Wellengang kommen nichtlineare Effekte dazu.
In dem Bericht wurde ein nichtlineares Modell vom Wellenexperten Al Osborne vorgestellt, eine Variante der Schrödingergleichung. Dieses bringt Wellenstatistiken hervor, die den Beobachtungen entsprechen: Bei gleichmäßigem Wellengang können einzelne Wellen instabil werden und auf Kosten der benachbarten Wellen wachsen, mit tiefen Wellentälern.
Nicht erwähnt wurde, ob es sich nur um eine phänomenologische Beschreibung handelt (d.h. das Modell produziert zufällig ähnliche Statistiken wie das Meer), oder ob das Modell auf hydrodynamischen Gleichungen beruht, so dass es Vorausberechnungen der Orte von Kaventsmännern ermöglicht (wenn man die aktuelle Dynamik in einer Umgebung kennt, wobei die Dynamik vermutlich sehr schwer zu vermessen ist). Und ob das Modell die senkrechten Wände erklärt, wurde auch nicht gesagt. (vermutlich eine einfache Folgerung aus Wellenhöhe u. -länge)
Arbeit von Al Osborne recherchieren, wenn ich mal Zeit habe.
Meine Vermutung5 ist, dass die hydrodynamische Ausbreitung des hydrostatischen Drucks die nichtlinearen Kaventsmänner verursacht. Bis der Druck eines Wellenberges den Meeresboden erreicht, kann über eine Sekunde vergehen, bis dahin ist oben schon eine andere Situation. Daraus ergeben sich Resonanzen, Überlagerungen mit anderen Druckwellen und somit nichtlineare Dynamik. Um aus diesem Ansatz die Existenz von Kaventsmännern zu folgern (selbst wenn es keine Filmbeweise gäbe), falls möglich, bräuchte ich eine Weile. Erstmal die Literatur studieren wie gesagt, jetzt nachdem ich eigenes überprüfbares Vorstellungsvermögen für die Dynamik entwickelt habe.
Laughlin (Spiegel 31.12.07): "Hydrodynamische Gleichungen lassen sich grundsätzlich nicht molekularkinetisch (aus den Eigenschaften der Moleküle) berechnen.", na ich weiß nicht.
Die "Materie-Selbstorganisation" die er als Ursache für die hydrodyn.Gleichungen sieht, würde ich versuchen den Eigenschaften der Materie zuzuordnen. (Dies soll noch schwieriger sein als Quantenphysik, wie ein Nobelpreisträger meinte.)