Börgen, C.: Ableit, &, Ansdrücke f, d, bei Kreuzung zweier Gezeitenwellen auftretend, Erscheinungen. 411
auf die unten zitierten Abhandlungen verwiesen werden möge, es sollen nur zum
Schluß als Beispiele der Anwendung der entwickelten Formeln einige besonders
charakteristische Vorgänge erörtert werden. Der Verfasser wird deshalb auch
sicht in eine Besprechung oder Kritik der Arbeiten von Lord Kelyin und
van der Stok eintreten, da es lediglich seine Absicht ist, den Leser, welcher
sich für die Sache interessiert, die Erwägungen darzulegen, auf Grund deren
Verfasser zu seiner Auffassung der Erscheinungen gekommen ist, Wie es scheint,
sind die einfachen mathematischen Ausdrücke, auf welche die Untersuchungen
führen, bisher nur für einen kleinen Teil der Erscheinungen abgeleitet worden
(nämlich für die Höhenverhältnisse), und so mag es Vielleicht nicht ganz unnütz
erscheinen, auch für andere Verhältnisse (Strömung, Anderung der Hochwasser-
zeit yon Ort zu Ort usw.) die Ausdrücke hier zusammengestellt zu finden.
Als Grundlage der Untersuchung diente Airys klassisches Werk: »Tides
and waves«, wir werden jedoch von der Begründung der Differentialgleichungen
der Wellenbewegung, wie sie in Art, 194 und 195 gegeben ist, absehen und machen
in der Tat von diesen Gleichungen nur den allerbescheidensten Gebrauch.
Bezeichnet = die Entfernung eines in der Fortpflanzungsrichtung der
Wellenbewegung befindlichen Wasserteilchens von dem Anfangspunkt der Ko-
ordinaten, R die zur Zeit t infolge der Wellenbewegung eingetretene horizontale
Verschiebung desselben aus seiner Ruhelage, K die vertikale Verschiebung oder
die Erhebung über dem mittleren Niveau des Wassers, g die Schwerebeschleunigung
und k die Wassertiefe, alle in demselben Maße ausgedrückt, so sind die
Differentiaälgleichungen der Wellenbewegung in erster Annäherung, auf die wir
uns hier beschränken können und unter der Voraussetzung, daß die Wassertiefe
gleichmäßig und im Verhältnis zur Länge der Welle unbedeutend sei:
{1} A = ger und K= Kae
Die erste dieser Gleichungen sagt aus, daß der Druck um einen Punkt
nach allen Richtungen derselbe sei (Gleichung gleichen Drucks), während die
zweite ausdrückt, daß das Volumen des Wassers durch die Wellenbewegung nicht
geändert werde (Kontinuitäts-Gleichung), Es findet daher nur eine Gestalts-
änderung des Wasservolumens statt, die natürlich mit einer Verschiebung der
Wasserteilchen sowohl in horizontaler wie in vertikaler Richtung (R und K)}
verbunden ist,
Wie man sich durch Differenziation leicht überzeugt, wird der ersten der
Gleichungen (1) durch einen Ausdruck von der Form:
2 (2) R = A. sin (nt — m x) 9
Genüge geleistet, wenn a = #k ist, Nun ist n = . und m == wenn + die
Periode und £ die Länge der Welle bezeichnen, folglich ist Rn == £ = v = der
Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle und es ist daher v=— J)gE. Nebenbei
sei hier darauf aufmerksam gemacht, daß streng unterschieden werden muß
zwischen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle und der Orbital-
geschwindigkeit der Wasserteilchen, erstere ist, wie eben gefunden, v = YzE,
hängt also nur von der Tiefe X des Wassers ab, letztere ist = V ar ) + (-
Aus der zweiten der Gleichungen (1) erhalten wir für die Erhebung des
Wassers über das mittlere Niveau den Ausdruck:
eG) K=-— Amkeosnt-— m = -Hosnt-— mr,
Die Größe Amk == H stellt daher die größte Erhebung über bzw. die größte
Depression des Wassers unter das mittlere Niveau, oder im Falle der Gezeiten-
welle den halben Tidenhub, dar.
Durch die Ausdrücke (2) und (3) wird die ganze Wellenbewegung dar-
gestellt, sie geben die horizontale und vertikale Komponente der Bewegung der
Wasserteilchen, unter welcher die Oberfläche des Wassers die Gestalt einer Welle
annimmt, Dieselben Werte von. R und K, oder dieselben Phasen der Welle
werden erreicht, sowohl wenn t= 1-7, als auch wenn? == 1- 4 wird, d. h. sowohl