Basiswissen

Wellen aus Wasser können um Hindernisse, etwa Hafenmolen oder Schiffswände, herumlaufen. Sie erreichen damit Raumbereiche, die sie bei einer ausschließlich geradlinigen Ausbreitung nicht erreichen könnten. Das wird hier an einem konkreten Beispiel erklärt.

Beispiel: Küstensteinbruch

An der Küste von Wales gibt es einen Steinbruch, der über einen sehr engen Spalt mit dem offenen Meer verbunden ist^[1]. Das Meerwasser kann über diesen Spalt in den Steinbruch eindringen. Der Spalt ist nahezu rechteckförmig und rund 45 Meter lang und etwa 3 bis 4 Meter breit^[2]. Der Steinbruch selbst soll eine Tiefe von rund 25 Metern haben. Der Spalt ist vermutlich deutlich flacher. Durch den Spalt pflanzen sich vom Meer her kommende Wellen bis hin in den wassergefüllten Steinbruch fort. Ab der Stelle, wo der Spalt in den Steinbruch mündet, breiten sich die einlaufenden Wellen dann nahezu kreisförmig über die gesamte Wasseroberfläche des Steinbruchs aus. Würde man die in dem Spalt laufenden Wellen gedanklich geradlinig weiterführen, dürften sie nur einen geraden Streifen innerhalb des Steinbruchs durchlaufen. Tatsächlich bewegen sie sich aber sozusagen um die Ecken der Mündungskanten herum. Dieses Phänomen nennt man allgemein Beugung ↗

Beispiel Holzpfahl

Wellen an einem Strand oder an Häfen umwandern senkrecht im Wasser stehende Pfähle so, dass man bereits kurz nach dem Pfahl keine Lücke in der Wellenfront mehr erkennt. Die Wasserwelle muss offensichtlich in den theoretisch "abgeschatteten" Bereich hinter dem Pfahl eingetreten sein. Immer wenn sich etwas anders im Raum fortbewegt, als mit geraden Richtungen erklärbar, spricht man von Beugung.

Wellen am Strand umwandern einen Holzpfahl. Wie füllt die Welle die Lücke hinter dem Pfahl wieder aus?

Die Beugung an Pfählen offenbart beim genaueren Hinsehen jedoch einige interessante Details. Zur Beobachtung kann eine Welle beim Umwandern eines
Pfahlen filmen und den Film dann in einer geeigneten Vergrößerung und auch mit Zeitlupe ablaufen lassen. Ist der Durchmesser des Pfahles groß genug und die Wellenlänge ausreichend lang (einige Meter sind gut), kann man direkt im Lee des Pfahles, also im eigentlichen Schattenbereich erkennen, wie dort die Welle zunächst tatsächlich geteilt ist und sich ein kleiner Schattenbereich ausbildet. Dieser wird aber sofort in kurzer Zeit von Wellenkämmen ausgefüllt. Schon nach kurzer Zeit sieht die Welle wieder ganz so aus wie vor ihrem Auftreffen auf den Pfahl.

Fußnoten

[1] Es handelt sich um die Blue Lagoon nahe dem walisischen Küstenort Abereiddy: https://en.wikipedia.org/wiki/Abereiddy

[2] Messung über Google Maps, mit entsprechenden Ungenauigkeiten