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Zur Theorie der Meeresströmungen,
Von Dr. K, Zöppritz, Professor der Physik zu Giessen.!)
I. Veber Strom-Theilung und -Zusammensetzung.?)
Die bisherigen Versuche, die Ursachen der Meeresströmungen zu ergründen,
waren meist von der Vorstellung beherrscht, dass strömende Bewegungen grösserer
Wassermassen nur durch Niveaudifferenzen‘ hervorgerufen werden könnten. Ich
habe im ersten Abschnitte dieser Arbeit gezeigt und zahlenmässig nachgewiesen,
dass durch einen tangential auf die Oberfläche einer horizontalen Wasserschicht
ausgeübten Bewegungsantrieb mächtige Strömungen erzeugt und unterhalten
werden können, während Niveaudifferenzen nirgends vorhanden sind. Im Nach-
folgenden ist zunächst wieder von Strömen die Rede, bei denen solche Differenzen
keine Rolle spielen, ;
Wenn in einem unbegrenzten Ocean an irgend einer Stelle ein Strom
von unveränderlicher Richtung und Geschwindigkeit vorhanden ist, der aus
unendlicher Entfernung herkommt, dessen Bewegungsursache aber im Uebrigen
ganz gleichgültig ist, So kann, wenn man vorläufig von der Reibung der strömen-
den Flüssigkeit gegen die ihn umgebende ruhende ganz absieht, dieser Strom
kein Ende haben; er muss mit derselben Geschwindigkeit seinen Weg in un-
veränderter Richtung weiter fortsetzen, wenn er auf kein Hinderniss stösst und
keine Kräfte ihn beeinflussen, und also wieder in unendliche Ferne weiterfliessen.
Die Bewegungsursache dieses Stromes ist die in jedem Theilchen vorhandene
Bewegungsenergie (lebendige Kraft), welche es nicht verlieren kann, Jedes
Theilchen setzt deshalb seinen Weg geradlinig fort, so lange es auf kein
Hinderniss stösst, und der ganze Strom bewahrt seine Richtung, seine. Ge-
schwindigkeit und seinen Querschnitt. Kein vorhandener Strom kann also
irgendwo ein Ende erreichen. — Das Gesagte gilt nicht nur für Ströme, die
in ihrem ganzen Querschnitt dieselbe Geschwindigkeit haben, sondern auch für
solche, in denen die Geschwindigkeit in verschieden tiefen Schichten nach dem-
selben Gesetz abnimmt, wie in den stationären durch Passate erzeugten Strö-
mungen. Jede Horizontalschicht bewahrt hier ihre ursprüngliche Geschwindigkeit
und Bewegungsrichtung. Man kann also sagen, dass auch jede Passatströmung
fern vom Örte ihrer Entstehung, auch da, wo keine Kräfte mehr auf sie wirken,
ihren Weg mit unveränderter Richtung und Geschwindigkeit fortsetzt. — Eine
Aenderung dieser Verhältnisse wird allerdings durch die Berücksichtigung der
Reibung an den Berührungsflächen des Stroms mit der umgebenden Flüssigkeit
herbeigeführt. Hier giebt der Strom an die umgebenden Wassertheilchen fort-
während von seiner, Bewegungsenergie ab; er setzt bei seinem weiteren Vor-
schreiten immer grössere Massen in Bewegung und verliert dadurch selbst zuerst
an den Rändern, dann immer weiter ins Innere hinein an Geschwindigkeit. Da
indessen, wie im ersten Abschnitte gezeigt worden ist, die Reibung nur ausser-
ordentlich gering ist, ihr Einfluss also nur ausserordentlich langsam ins Innere
vordringt, so wird der Strom einen sehr weiten Weg zurücklegen können, ehe
er seine centrale Geschwindigkeit bis auf einen gegebenen kleinen Bruchtheil
eingebüsst hat. Man entfernt sich daher nicht weit von der Wahrheit, wenn
man von der Reibung bei den folgenden Betrachtungen zunächst abstrahirt.
Kirchhoff hat die Gestalts- und Geschwindigkeitsänderungen untersucht,
die ein Strom, der in gegebener Breite und mit konstanter Geschwindigkeit
aus der Unendlichkeit kommt, erleidet, wenn er auf eine geradlinige vertikale
Wand stösst. In gewissen einfachen Fällen lässt sich die Form des Strahls
nach dem Stosse berechnen; so z. B., wenn die Wand senkrecht gegen die
Richtung der Stromaxe und symmetrisch zu ihr steht. Der Strom theilt sich
in diesem Falle in zwei Theile von gleicher Breite und symmetrischer Lage
*) Auszug aus einer Arbeit des Verfassers in den „Amnalen der Physik“, N. Folge (April
1879), Bd. 6, S. 599 g. “ ;
2) Den ersten Abschnitt: „Ueber die Erzeugung von Strömungen durch den Wind“ s, „Ann:
ad. Hydr, etc,.“, 1878, pag. 239—243.
