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Annalen der Hydrographie und Maritimen Meteorologie, Juni 1911,
Diese letzteren Wellen nennt man freie Wellen und, da die Mehrzahl der
Gezeitenwellen in diese Kategorie gebracht werden können, ist die Kenntnis der
Gesetze, an die diese Wellenbewegung gebunden ist, für das richtige Verständnis
der Gezeitenbewegung notwendig; die der gezwungenen Wellen ist mehr von
theoretischer als von praktischer Bedeutung.
Jede Wellenbewegung, wie zusammengesetzt sie auch sein mag, kann in eine
Reihe von Gliedern zerlegt werden, deren jedes eine einfache, reinperiodische
Bewegung darstellt, so daß es genügend ist, ein solches Glied zu betrachten.
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellenbewegung möge mit c be-
zeichnet werden; wenn dann der Zustand beharrlich geworden ist und Reibung
nicht in Rechnung gezogen wird, so kann die horizontale Verschiebung eines
Teilchens in der Richtung x nach Zeit und Ort dargestellt werden durch den
Ausdruck:
& = Bsinn (—3),
denn es ist klar, daß gleichartige Bewegungen in einem Abstand x zu einer
um = späteren Zeit auftreten werden als in dem Punkt x = 0.
Wenn die Periode T ist, so daß
y= 27
a}
so wird cT = A, d. i. die in der Zeit einer ganzen Periode durchlaufene Ent-
fernung, die Wellenlänge genannt, und aus (20) ergibt sich, daß für diese Ent-
fernung x= 24
nA =nT=2»7%
ec
& = Bein nt
also dieselbe Gleichung gilt, wie für x = 0.
Aus Gleichung (20) können wir sofort einige wichtige Folgerungen ab-
leiten; durch zweimaliges Differenzieren der Gleichung nach t findet man
Br = u = horizontale Geschwindigkeit = Bncosn (t — x) (22)
N = horizontale Beschleunigung = — Bn?sinn (e — <= = —uß. =
In Worten ausgedrückt will das sagen, daß bei jeder Schwingungsbewegung,
bei der die Teilchen kleine Schwingungen um den Gleichgewichtszustand machen,
die Kraft, mit der sie in die Gleichgewichtslage zurückgezogen werden, stets der
Verschiebung aus ihr proportional ist. Denn betrachten wir die Kraft, die auf
die Einheit der Masse wirkt, so wird der Ausdruck für die Beschleunigung gleich
dem für die Kraft.
Durch zweimalige Differentiation der Gleichung (20) nach x findet man
dE Bn x\ (24)
ar =
d2E Bn? , x)
da = — a san n (e =>)
diE u BE
ae ax
Eine solche Schwingungsbewegung, bei der die Teilchen nur
inneren Kräften unterworfen sind _(hier des Systems des festen
Erdkörpers und der Wasseroberfläche), kennzeichnet die freie
Schwingung. Wir haben dann zu untersuchen, welche Gestalt
die Fortpflanzungsgeschwindigkeit c für den Fall einer un-
zusammendrückbaren Flüssigkeit mit einer freien Oberfläche und
für langsame Schwingungen annimmt. Betrachten wir eine Wassersäule von der
Höhe h in einem Augenblick, in dem das Niveau um eine kleine Größe n gestiegen
ist, dann wird der statische Druck an einer Stelle, die um y höher als die untere
Begrenzungsfläche der Wassersäule (Fig. 8) liegt, sein:
vD=Pa+Agoh+*r—Y)
(20)