Seltsames Reflexionsmuster auf dem Wasser

Es sieht so aus, als ob diese Flecken aus Wellenmustern mit viel kürzerer Wellenlänge bestehen als der Rest des Flusses / Sees. Dies könnte ein Effekt von Kapillarwellen sein , die durch Wind/Regen angetrieben werden, während die Schwingung selbst durch Kapillarkräfte aufrechterhalten wird.

Die Wasserwellentheorie konzeptualisiert Wellen entweder als von der Schwerkraft oder von Kapillarkräften beherrscht. Le Mehaute, „Eine Einführung in die Hydrodynamik und Wasserwellen“ ist ein wunderbares Buch, das diese Konzepte mit Leidenschaft und Detail erklärt. Schwerewellen folgen der Dispersionsrelation

$$w(k) = \sqrt{gk\cdot\tanh{kd}}$$ mit Wassertiefe $d$, Winkelfrequenz $\omega$und Wellenzahl $k\propto1/L$. Der interessante Punkt hier ist, dass die Schnelligkeit (Geschwindigkeit) der Welle $c=\omega/k$ hängt von der Wassertiefe ab , $c\propto\sqrt{d}$nur unter seichten Bedingungen, $d/L\to0$(Weil $\tanh{x}=x$zum $x\to0$). Während es unter Tiefwasserbedingungen nicht funktioniert , $c\propto\sqrt{L}$zum $d\to\infty$. Wellenberge am Strand sind das beste Beispiel für diesen Effekt, da die Tiefwasserwellen auf seichtes Gelände zugehen und dadurch abgebremst werden, während ihr Kamm (bei höheren $d$) ist immer noch schnell.

Beachten Sie auch, dass Flachwasserwellen nicht streuend sind ( die Geschwindigkeit hängt nicht von der Wellenlänge ab), was ein länger anhaltendes Wellenmuster im Vergleich zu Tiefwasserwellen erklären könnte.

Im Gegensatz dazu werden Kapillarwellen nur durch Oberflächenkrümmungseffekte angetrieben. Ihre kurzen Wellenlängen rechtfertigen die Tiefwassernäherung$d\gg L$in fast jedem Gewässer, was zur Ausbreitungsrelation führt

$$\omega(k) = \sqrt{k^3\sigma/\rho}$$

Ihr kombiniertes Verhalten lässt sich als Dispersionsrelation für Kapillar-Schwerewellen beschreiben , was in der folgenden Skizze verdeutlicht wird:

Diese Kurve zeigt eine kritische Wellenlänge$L_\text{crit}\approx 1.7$cm und eine Mindestschnelligkeit (Geschwindigkeit)$c_\text{min}=\sqrt[4]{4g\frac{\sigma}{\rho}}\approx 23$cm/s für Wasser mit typischer Oberflächenspannung$\sigma=0.073$N/m und Dichte$\rho=1025$kg/m$^3$.

Ich würde die Hypothese aufstellen, dass die Flecken, die Sie sehen, aus Wellen bestehen, die um die kritische Wellenlänge von 1,7 cm und darunter oszillieren, wo Kapillarkräfte das gut aussehende kurzwellige Muster bestimmen. Folglich kann dieser Teil des Flusses als tiefes Wasser interpretiert werden , während glattere/längere Wellen nicht-dispersive Wellen mit niedriger Geschwindigkeit anzeigen,$c\propto\sqrt{d}$, im seichten Wasser .

Es scheint, dass dieser Ansatz in Bezug auf die Muster in Ihren Bildern und die wahrscheinliche Topographie unter der Oberfläche sinnvoll sein könnte. Aber auch Unterwasserpflanzen und -vegetation werden sicherlich eine Wirkung haben.