Was sind “interne Wellen”, die das indonesische U-Boot möglicherweise versenkt haben?

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Ronnie Robertson / Wikimedia Commons, CC BY-SA‘width = “800” height = “394”> Gutschrift: Ronnie Robertson / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Es mag Sie also überraschen zu erfahren, dass Sie zweifellos schon einmal auf interne Wellen gestoßen sind. Sie existieren überall um uns herum in der Atmosphäre und im Ozean, obwohl sie normalerweise unsichtbar sind. Wenn Sie jemals in einem Flugzeug waren, das Turbulenzen ausgesetzt war, haben Sie deren Auswirkungen gespürt.

Interne Wellen entstehen, wenn ein starker Wind über einen steilen Hügel weht. Luft wird gegen die Schwerkraft nach oben und über den Hügel gehoben und beschleunigt dann auf der anderen Seite, wenn die Schwerkraft die Kontrolle übernimmt. Diese Auf- und Abbewegung löst eine Schwingung gegen den Wind des Hügels aus. Die oszillierende Bewegung ist eine interne Welle.

Sie können dies leichter visualisieren, indem Sie sich einen Hüpfball vorstellen, der von einer Stufe auf einem ansonsten ebenen Boden rollt. Wenn Sie es schnell genug rollen, fliegt der Ball auf dem Scheitelpunkt der Stufe und beschleunigt unter der Schwerkraft nach unten. Wenn der Ball auf den Boden trifft, beginnt er mit einer Sprunglänge (oder Wellenlänge) zu springen, die davon abhängt, wie schnell Sie ihn gerollt haben.

Es überrascht nicht, dass atmosphärische innere Wellen am häufigsten in Bergregionen zu finden sind. Wenn Sie jemals in den Himmel geschaut haben und lange parallele Wolkenbänder gesehen haben, insbesondere in der Nähe von Bergen, haben Sie wahrscheinlich eine interne Welle gesehen, die sich durch die Atmosphäre ausbreitet. Die Wellen breiten sich gleichzeitig nach oben aus, während sie vom Luftstrom gegen den Wind des Berges getragen werden.

Die Wellen können bis in die beginnende Stratosphäre reichen ungefähr 10 Kilometer über dem Bodenbevor Änderungen in der atmosphärischen Struktur die Wellen zum Brechen zwingen. So wie Wellen am Strand brechen, wenn das Wasser flacher wird, brechen interne Wellen in der Atmosphäre, wenn sich die Eigenschaften der Luft (wie Strömungsgeschwindigkeit oder -dichte) mit der Höhe schnell ändern. Solche Veränderungen sind in der unteren Stratosphäre (10-15 km) üblich, in der Düsenflugzeuge fliegen.

Und genau wie Wellen am Strand erzeugt dieses Brechen eine große Menge chaotischer Bewegungen – oder Turbulenzen -, die für jedes Flugzeug (und seine Passagiere), das sich zufällig in der Nähe befindet, eine unangenehme Ruckbewegung hervorrufen!

Was ist also mit internen Wellen im Ozean? Genau wie in der Atmosphäre werden sie durch starke Strömungen (in diesem Fall Meeresströmungen) über steile Hügel erzeugt. Aber in diesem Fall liegen die Hügel am Meeresboden.

Was ist also mit internen Wellen im Ozean? Genau wie in der Atmosphäre werden sie durch starke Strömungen (in diesem Fall Meeresströmungen) über steile Hügel erzeugt. Aber in diesem Fall liegen die Hügel am Meeresboden.

Diese Ströme sind so stark, dass sie eine besonders extreme Art von interner Welle erzeugen, die als “interne Einzelwelle” bekannt ist und die gesamte Wellenenergie in einer einzigen Auf- und Abbewegung und nicht in vielen einzelnen Schwingungen konzentriert. Diese Wellen können sein Hunderte von Metern hochmehrere Kilometer lang und Fahren Sie mit einer Geschwindigkeit von 10 km / h.

Einzelwellen sind in Tiefen von etwa 50 bis 200 Metern am größten, wo zwischen der warmen Oberflächenschicht und dem kühlen Ozeaninneren ein starker Temperaturgradient besteht – die gleichen Tiefen, in denen U-Boote normalerweise operieren. Wenn ein in dieser Tiefe sitzendes U-Boot plötzlich von einer dieser Wellen getroffen würde, würde es 10 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit von vielleicht 10 Metern pro Minute nach unten (oder nach oben, abhängig von seiner Position relativ zur Welle) getragen.

Ohne schnelle Maßnahmen, um der Wellenbewegung entgegenzuwirken, könnte ein U-Boot schnell unter seine maximale Betriebstiefe befördert werden, was zum Versagen des Rumpfes und zum Absinken führen würde. Ein Archiv US Navy Bericht U-Boot-Kommandeure waren sich bereits 1966 der Risiken interner Wellen bewusst.

Neben der Gefahr, die sie für U-Boote darstellen, spielen auch interne Wellen eine Rolle wichtige Rolle in der Ozeanzirkulation. Sie transportieren enorme Mengen an Energie, tragen dazu bei, die Meeresströmungen aufrechtzuerhalten, Wärme und Kohlendioxid durch die Ozeane zu mischen und so unser globales Klima zu beeinflussen.

Wenn Sie also das nächste Mal von Turbulenzen in einem Flugzeug erschüttert werden oder zu seltsamen Wolkenstreifen am Himmel aufblicken, denken Sie über die inneren Wellen nach, die sich um Sie herum ausbreiten.

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