Autor

Dr. Kai Bröking
Dr. Kai Bröking

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Kai Bröking hat in Dortmund und Göttingen Physik und Mathematik studiert. Wenn er nicht gerade physikalische Demonstrationsmodelle für das MPI für Dynamik und Selbstorganisation baut, beschäftigt er sich dort im Rahmen seiner Diplomarbeit mit Computersimulationen von elektrischen Strömen in Halbleiterchips.

Frage:

Warum fließen Flüsse nicht geradeaus bergab?
Teil 2

Antwort:

Warum fangen Flüsse überhaupt erst an, Schleifen (Mäander) zu bilden und fließen nicht in gerader Linie bergab? Durch die Selbstverstärkung der Flussbiegungen reichen kleine Einflüsse aus, um den Vorgang anzustoßen. Wenn die Beschaffenheit des Untergrundes eine kleine Änderung der Fließrichtung vorgibt oder hinzu fließende Bäche die Strömung beeinflussen, genügt das schon als Ursache. Aber selbst, wenn keine solchen Einflüsse vorhanden sind, fängt ein Fluss an, Schleifen zu bilden.

Der Grund hierfür ist, dass sich Orte auf der Erdoberfläche je nach ihrer geographischen Breite unterschiedlich schnell bewegen: Der Nord- und der Südpol stehen still, während die Regionen am Äquator täglich eine Kreisbahn von 40 000 Kilometer Länge absolvieren. Strömendes Wasser muss sich also an jedem Ort der zur geographischen Breite gehörigen Geschwindigkeit anpassen und entsprechend beschleunigt oder abgebremst werden.

Beispiel: Ein Fluss mit wasserreicher Quelle fließt auf der Nordhalbkugel genau von Süd nach Nord. An der Quelle hat das Wasser eine Geschwindigkeit, die sich zusammensetzt aus derjenigen, mit der das Wasser flussabwärts strömt und der Geschwindigkeit, die die Quelle aufgrund der Erddrehung besitzt. Einige Meter weiter stromabwärts (also in Richtung Norden) hat das Flussbett schon eine etwas geringere Geschwindigkeit in Richtung Osten als noch die Quelle, denn diese Stelle liegt schon ein wenig näher am Nordpol. Die Strömung hat aber noch ihre alte Geschwindigkeit. Sie fließt schneller in Richtung Osten, als sie es aufgrund ihrer Position auf der Erdkugel müsste und strömt deshalb gegen das östliche Flussufer. Weil es für einen Beobachter am Ufer so aussieht, als treibe eine Kraft das Wasser nach Osten, spricht man von der Corioliskraft.

Genauer genommen hat die Corioliskraft die Eigenschaft, auf der Nordhalbkugel jede Strömung in Fließrichtung nach rechts abzulenken, auf der Südhalbkugel nach links. Sie ist im Vergleich zur Erdanziehungskraft aber immer nur ausgesprochen schwach. Die Corioliskraft wirkt umso stärker auf einen Körper, je schneller sich dieser über die Erdoberfläche bewegt. Da auch die schnellsten Flüsse der Erde nicht schneller als 3-4 m/s strömen, wird die Corioliskraft nie stärker sein als ein Zehntausendstel der Erdanziehungskraft. Das reicht aber zur Ausbildung der Zweitströmung und damit zur Bildung von Flussbiegungen aus.

Das führt auch dazu, dass bei großen Flüssen auf der Nordhalbkugel das rechte Ufer immer etwas stärker abgetragen wird als das linke Ufer.

Warum folgt nun auf eine Biegung nach rechts eine Biegung nach links? Ganz einfach: der Fluss muss vor allem bergab fließen! Irgendwann kommt der Punkt, an dem die Schleife wieder bergauf führen würde. Hier sorgt die Schwerkraft dafür, dass der Fluss eine Biegung in die andere Richtung macht, bis auch diese wieder an den Punkt kommt, wo sie das Wasser bergauf führen würde.

 
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