Adobe Stock: João Calheiros/Wirestock
Surfer, dee probéiert, eng héich Well am schaimenden Atlantik ze erwëschen, bei Nazaré, a Portugal.
Ech war dëse Summer um Atlantik an der Vakanz. Ech war beandrockt vun der Kraaft, mat där d'Wellen un d'Küst rullen an da briechen. Mee wéi fonctionéiert dat iwwerhaapt a kann een d'Energie vun de Welle vläicht och benotzen, fir Stroum ze maachen, Mister Science?
Esoubal sech de Waasserspigel beweegt, schwätzt ee vun enger Well. Dat, wat d'Waasser a Beweegung bréngt, ka ganz ënnerschiddlech sinn. E Boot zum Beispill produzéiert eng Bugwell. Den éiwegen Danz vu Sonn, Äerd a Mound verursaacht Gezäitewellen. An e Biewen déif ënnen um Mieresbuedem produzéiert en Tsunami, wat op Japanesch esou vill ewéi „Hafewell“ bedeit. Mee de Gros vun de Wellen, déi mir um Mier beobachten, entstinn duerch de Wand. Wann d'Loftbeweegung Energie an déi iewescht Waasserschicht dréit, da bréngt dat d'Moleküllen a Beweegung. Et entsti kleng Wellen, déi sech géigesäiteg iwwerlageren a méi grouss Welle bilden. Déi beweege sech dann ëmmer virun – oft iwwer Honnerte vu Kilometer. Bis se op en Hindernis stoussen. Zum Beispill eng Plage.
Infobox
De Phenomeen vun de klenge Wellen, déi sech iwwerlageren an a méi grouss Wellen iwwerginn, léisst sech ënner anerem duerch d'Kelvin-Helmholtz-Instabilitéit beschreiwen. Hei addéiere sech d'Stéierungen un der Uewerfläch vum Waasser, wouduerch dann déi bekannt Wellemuster entstinn.
An da brieche se. Oder?
Richteg. De geneeë Mechanismus, no deem d'Welle briechen, gehéiert zu den usprochsvollsten, déi d'Stréimungsmechanik ze bidden huet. Einfach gesot: Eng Well kann net an d'Onendlecht wuessen. Vun enger gewëssener Héicht un, kippt se no vir iwwer a verléiert domat en Deel vun hirer Energie. Dat kann op oppenem Mier passéieren, well zum Beispill en Hiwwel um Mieresbuedem fir Turbulenze suergt an d'Well doduerch opschaukelt. Oder et passéiert um Ufer, well d'Déift vum Waasser ofhëlt. Dann huet d'Well no ënnen ëmmer manner Plaz an tiermt sech op. Wann d'Uewerflächespannung vum Waasser d'Well dann net méi a Form hale kann, brécht se. D'Energie, déi de Wand an d'Welle gepompelt huet, gëtt elo schlagaarteg fräigesat. Dat ka problematesch ginn. Zum Beispill, wa se géint Schëffer oder Buerplattforme schloen. Oder wa se e Stéck vun der Plage mat sech an d'Mier rappen.
Do stieche jo wierklech gewalteg Energien dohanner. Kéint een déi dann net och benotzen a vläicht esouguer an elektresche Stroum ëmwandelen?
Doriwwer hu sech scho vill Fuerscher an Ingenieure Gedanke gemaacht. An et ginn eng ganz Partie Usätz, fir d'Energie vun de Wellen an elektresche Stroum ëmzewandelen. Eng Waassersail, déi schwéngt, ass een dovunner. E Schacht oder e Rouer sinn dobäi mam Mier verbonnen. D'Beweegung vun de Welle setzt d'Loft bannendran a Beweegung. Déi stréimt periodesch an an aus. Eng Wandturbinn wandelt dëse Loftstroum dann an elektresch Energie ëm. Eng aner Méiglechkeet sinn Opdriffkierper. Déi schwammen um Waasser, si matenee verbonnen a setzen duerch d'Wellebeweegung eng sëllegen Hydraulikzylinderen a Gang. Dës pressen dann eng Flëssegkeet duerch eng Turbinn. Et ginn awer och Usätz, bei deenen d'Waasser vun de Wellen iwwer eng Ramp „schwappt“ an e Generator undreift. Aner Anlage benotzen d'Beweegung vum Waasser an Déifte vu bis zu 20 Meter, soudatt ee se net un der Uewerfläch gesäit.
Da kënne mer eis jo entspaant zeréckleeën an eisen Energieproblem vum Mier léise loossen?
Ganz esou einfach ass et net. Verschidden Anlage ginn et zwar scho méi laang, mee se stinn ëmmer nees virun Erausfuerderungen. Esou muss zum Beispill d'Wiesselwierkung vun de Welle mam Mieresbuedem scho bei der Planung berücksichtegt ginn, fir datt d'Kraaftwierk och déi gewënscht Leeschtung bréngt. Eng aner Erausfuerderung sinn d’Kräfte vun der Natur. Déi onkontrolléiert Muecht vum Mier wärend engem Stuerm huet scho bei esou munch Prototypanlag fir uerg Schied gesuergt. An och d'Fro, wéi déi verschidde Kraaftwierktyppe sech op d'Mier an hir Bewunner auswierken, ass bis elo kaum gekläert. Hei gëtt et also nach esou munches ze dinn. An dowéinst bleift d'Fuerschung spannend.
Monster(wellen) ginn et nawell
Monsterwellen, vun deenen esou munch Séimann beandrockt erzielt huet, si wärend Laangem vun der moderner Wëssenschaft an d'Räich vun de Legende verbannt ginn. Séimannsgeschichten eeben. Satellittenaen hu se schliisslech nawell gesinn an an der Wëssenschaft salonsfäeg gemaach. Haut kennt een dräi Aarte vun esou Wellen, esou grouss ewéi Risen, déi um oppene Mier kleng Schëffer wéi Pabeierbooter zerbriechen an déi grouss a Schwieregkeete bréngen. De Kaventsmann ass riseg. En ass séier. En daucht do op, wou een en am mannsten erwaart. Well d'Richtung vum Miergang ass der Well vollkommen egal. Déi dräi Schwësteren trieden ëmmer zesummen op, woubäi een dat mat der Zuel wuel net esou genau sollt huelen. Mee egal, wéi vill et der sinn, geféierlech sinn déi wëll Dammen op alle Fall. Well déi héich Welle rullen a ganz kuerzen Zäitofstänn op hir Affer zou. Déi zweet Well trëfft e Schëff scho ganz schro, dat nach probéiert, dem Op an Of vun der éischter Well ze follegen. An och déi Wäiss Wand mécht hirem Numm all Éier. Hiren Ubléck eleng ass impressionant. Als onduerchdrénglech Mauer mat enger schaimender Kroun wéi d'Maul vun engem tollwütegen Déier rullt se op déi onglécklech Séileit zou. Kee Wonner also, datt Fuerscher op der ganzer Welt d'Entsteeung vun de Monsteren entschlësselen an hir Erscheinung viraussoe wëllen.
Tsunami – Héichhaiser aus de Mierer
Dobaussen um Mier bemierkt ee se kaum. E Boot géing just e bëssen un d'Schaukele kommen. Mee gare la Box, wa se méi no un d'Küst kënnt. Dann tiermt se sech op. Méi héich ewéi en Héichhaus, dat zéng Stäck grouss ass. Se rullt iwwer alles. A rappt alles mat sech, wa se zeréck an d'Mier stréimt. Et ass rieds vun der Hafewell, besser bekannt als Tsunami. En Tsunami entsteet net duerch de Wand. An och net duerch d'Unzéiung vun der Sonn oder dem Mound. En Tsunami entsteet, wann déif ënnen um Mieresgrond d'Äerd ferm bieft, wann e Vulkan ausbrécht, wann den Hang vun engem Bierg am Mier ofrutscht oder wann e ganz grousse Meteorit an den Ozean fält. All dës Ereegnesser verdrängen d'Waasser iwwer grouss Déiften ewech. Déi ganz Waassersail schwéngt, an dat mat enger Wellelängt vun e puer Honnert Kilometer. Well d'Waasser sech vum Buedem bis un d'Uewerfläch periodesch op an of beweegt, sinn d'Eegenschafte vun engem Tsunami staark un d'Déift vum Waasser gekoppelt. Wann déi méi kleng gëtt, dann hëlt net just d'Vitess of, mat där de Wellebierg an de Wellendall sech ofwiesselen, mee d'Wellelängt gëtt och méi kleng. D'Gesamtenergie muss awer erhale bleiwen. Dat wëll d'Physik esou. Dofir gëtt déi kineetesch Energie vun der Beweegung a potenziell Energie ëmgewandelt. D'Well wiisst also an d'Luucht. Do brécht d'Waasser mat senger Gewalt alles ewech, wat sech em an de Wee stellt. An et räisst dat da mat sech an dat déift, kaalt Mier.
Nazaré – Speziell Wellen op enger spezieller Plaz
Ëmmer erëm gesäit ee spektakulär Biller vu Surfer, déi sech an 10 oder souguer 30 Meter héich Wellen zu Nazaré trauen, ca. 120 km vu Lissabon. Firwat entstinn op dëser Plaz heiansdo méi héich Welle wéi op anere Plazen op der Atlantikküst? Do kommen e puer Facteuren zesummen. Direkt virun der Küst vun Nazaré ass den Nazaré-Canyon, eng bis zu 5.000 Meter déif Schlucht ënner Waasser. Des geet bis zu 200 km an d’Mier eraus awer och bis e puer honnert Meter un d’Plage erun. Des Schlucht fonctionéiert ausserdeem wéi eng Zort “Wellentriichter”, deen d’Welle vum Atlantik konzentréiert a verstäerkt. Iwwert der déiwer Schlucht ginn d’Welle manner gebremst – si beweegen sech also méi séier a behale méi vun hirer Energie a Richtung Küst. Dobäi iwwerlageren se sech a gi méi grouss – sou wéi och normal Wellen. Um Enn vun der Schlucht ginn d’Wellen dann awer abrupt gebremst. Do gëtt d’Wellelängt da méi kuerz, awer d’Energie vun de Welle gëtt erhalen – an d’Well wiisst dramatesch an d’Luucht. Da kënnt de Wellen nach eng Mieresstréimung aus Richtung vun der Plage entgéint, déi der berüümter Nazaré-Well nach de leschte klenge Push zur Riisewell gëtt. Wann dann am Wanter nach e Stuerm um Atlantik toobt, deen all d’Welle wuesse léist, ass d’Potenzial fir Welle mat Rekordhéichten do – an dat lackelt dann och sougenannte “Big Wave”-Surfer un, déi hirersäits nei Rekorder opstelle wëllen vun där gréisster Well, op där jeemools ee Mënsch gesurft ass.
Auteur: scienceRELATIONS/Kai Dürfeld
Editeur: Michèle Weber (FNR)
Iwwersetzerin: Nadia Taouil (t9n.lu)
Infobox
Dëse Reportage gouf an Zesummenaarbecht mat RTL Radio ausgeschafft an op der Antenn vun RTL Radio diffuséiert. All zweet Woch presentéiert de Mr Science op RTL Radio, wat fir eng Fuerschung hanner Objeten aus dem Alldag stécht. All d’Emissioune fënns du hei: http://radio.rtl.lu/emissiounen/science/.
