Das Tote-Wasser-Phänomen: Wie starben Kleopatras mächtige Schiffe?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Das bisher unerklärliche Abbremsen und Rütteln voll funktionsfähiger Schiffe im sogenannten Totwasser erhielt endlich eine wissenschaftliche Erklärung.

Wenn das Schiff in totes Wasser gerät, wird die Fahrt unterbrochen. Im besten Fall wird ein Schiff mit voll funktionsfähigen Motoren langsamer, im schlimmsten Fall stoppt es. Rückenwind kann Seglern helfen, aber selbst mit vollen Segeln bewegt sich das Schiff langsamer als es sollte.

Das Phänomen des toten Wassers wurde erstmals 1983 von dem norwegischen Forscher Fridtjof Nansen entdeckt. Im Norden Sibiriens befand sich der Reisende in einer Zone, in der sein Schiff so langsam wurde, dass es für ihn schwierig wurde, sie zu kontrollieren. Nansen nahm nicht schnell die nötige Geschwindigkeit auf und verstand nicht, was passiert war.

1904 beschrieb der schwedische Physiker und Ozeanograph Wagn Walfried Ekman ein ähnliches Phänomen. In seinem Labor hat der Wissenschaftler ein Experiment mit Wasser unterschiedlichen Salzgehalts aufgebaut, wie in dem Teil des Arktischen Ozeans, in dem Nansen früher "festgefahren" war. Ekman entdeckte, dass an der Grenzfläche zwischen den Schichten mechanische Wellen entstehen. Wenn der Boden des Schiffes mit diesen Wellen interagiert, erzeugen sie zusätzlichen Widerstand.

Nach Ekmans Entdeckung erkannten die Wissenschaftler, dass das Phänomen des toten Wassers durch unterschiedliche Dichten von Flüssigkeitsschichten verursacht wird. Dichteunterschiede können durch unterschiedlichen Salzgehalt oder Wassertemperaturen auftreten. Aber auf jeden Fall hat der Kapitän des Schiffes nur zwei Möglichkeiten. Er kann genervt zusehen, wie das Schiff mit einer konstant ungewöhnlich niedrigen Geschwindigkeit schleift, die Nansen einst zu spüren bekam; oder auf der Brücke zu stehen und hinter dem Schiff zu schwanken und die abrupte Aufregung zu erleben, die Ekman im Labor entdeckt hat.

Die Wissenschaftler, die die Ursache und die Arten des Phänomens des toten Wassers verstehen, kannten den Mechanismus des Einfangens von Schiffen in Wellengefangenschaft nicht. Erst kürzlich haben Physiker, Strömungsmechaniker und Mathematiker des CNRS Institute of Natural Sciences und des Laboratory of Mathematics and Applied Sciences der University of Poitiers dieses mysteriöse Phänomen erstmals beschrieben. Eine Pressemitteilung zur Studie ist auf der CNRS-Website verfügbar.

Das Wissenschaftlerteam klassifizierte die Wellen, die beim Aufeinandertreffen von Flüssigkeitsschichten unterschiedlicher Dichte entstehen, und simulierte dann die Bewegung des Schiffes entlang mathematisch beschriebener Wellen. Simulationen haben gezeigt, dass der Totwassereffekt auftritt, wenn Wellen so etwas wie ein Förderband bilden. Auf diesem "Band" ist das Schiff kaum merklich vorwärts oder rückwärts zu bewegen, was von der Seite wie eine Verlangsamung aussieht.

Das Experiment zeigte auch, dass es keine grundlegenden Unterschiede zwischen den von Nansen 1983 und Ekman 1904 beobachteten Phänomenen gibt. Ekmans Schwingungen dämpfen allmählich, und das Schiff beginnt sich langsam und mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen.

Die Arbeit von Wissenschaftlern führte sofort zu einer neuen Hypothese über eines der ältesten Geheimnisse der Menschheit. Es ist noch unbekannt, warum während der Schlacht von Actium (31 v. Chr.) Cleopatras mächtige Schiffe getötet wurden, als sie mit Octavians schwacher Flotte kollidierten. Wenn wir davon ausgehen, dass die Bucht von Aktia, in der die Schlacht stattfand, mit totem Wasser gefüllt war, wird klar, warum die Macht der Schiffe Kleopatras dem Herrscher nicht half. Reibung ist umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit: Je mehr Sie an einer widerstandsfähigen Oberfläche ziehen, desto mehr Widerstand leistet sie. Dies bedeutet, dass die schwachen Schiffe der Octavian in den toten Gewässern wendiger und schneller sein könnten als die mächtige Flotte der Königin von Ägypten.