Es ist viel, viel billiger, Waren über das Wasser zu transportieren als über Land. (Konkret beziehe ich mich auf die Kosten pro Masseneinheit der Fracht pro transportierter Entfernungseinheit. Ich gehe auch von der Regelung großer Mengen und großer Entfernungen aus, z. B. Versand von Tausenden von Pfund an Gütern über Tausende von Kilometern; das weiß ich Bei kleineren Ladungen und kürzeren Entfernungen stellt sich die Wirtschaftlichkeit ganz anders dar. Wenn Sie Waren zwischen Kontinenten versenden, müssen Sie natürlich irgendwann entweder auf dem Wasserweg oder auf dem Luftweg versenden, da es zwischen Ihren Endpunkten keine Landwege gibt Selbst wenn Sie zwischen Orten auf derselben Landmasse versenden, ist es meines Wissens nach oft billiger, eine längere Entfernung über Wasser als eine kürzere Entfernung über Land zurückzulegen.)
Natürlich könnte ein Teil dieses Unterschieds durch "menschliche" Faktoren wie Steuerpolitik und gesetzliche Vorschriften erklärt werden. Aber so wie ich es verstehe, galt diese Tatsache für einen Großteil der Menschheitsgeschichte (weshalb historisch gesehen die meisten der größten Städte und Bevölkerungszentren in der Nähe von Häfen lagen) und gilt heute für so ziemlich jede Nation. Dies deutet für mich darauf hin, dass es einen fundamentalen physikalischen Grund für diese Tatsache gibt, dh einen intrinsischen physikalischen Unterschied zwischen der Energetik der Schifffahrt auf dem Wasser und auf dem Landweg. Was ist es?
Die meisten Erklärungen, die ich gesehen habe, besagen einfach, dass man viel mehr Fracht auf ein Schiff als auf einen Lastwagen oder Zug packen kann, sodass Sie von Skaleneffekten und reduzierten Arbeitskosten pro Frachteinheit profitieren können. Das ist zweifellos richtig, aber es drängt die Frage einfach zurück, warum die optimale Größe für ein Transportschiff so viel größer ist als für einen Transporter oder Zug. Darüber hinaus bewegen sich Lastwagen und Züge tendenziell schneller als Schiffe, so dass sie mehr Luftwiderstand pro Querschnittseinheit erfahren, aber dies wirft nur die Frage zurück, warum die optimale Geschwindigkeit für den Landtransport so viel höher ist als für den Wassertransport.
Ich bin mir nicht sicher, wie sich der Widerstand, den Motoren überwinden müssen, aufteilt zwischen (a) Rollwiderstand der Achse (für Lastwagen und Züge), (b) Reifendeformationswiderstand (für Lastwagen), (c) Wasserwiderstand (für Schiffe) , (d) Luftwiderstand (für alle drei) und (e) Motorinnenwiderstand (für alle drei).
Aus dem Kopf heraus sind hier ein paar Faktoren, die den Landverkehr begünstigen könnten:
Und hier sind ein paar Faktoren, die den Wassertransport begünstigen könnten:
Ein weiterer großer Unterschied besteht darin, dass Wasser eine viel höhere Viskosität als Luft hat, aber ich konnte diese Verrechnung in beide Richtungen sehen; Dies bedeutet, dass Schiffe auf eine Weise gegen das Wasser "abstoßen" können, die gegen Luft nicht möglich ist, aber es bedeutet auch, dass der Wasserwiderstand viel höher ist als der Luftwiderstand.
Es ist mir nicht intuitiv klar, welche dieser Vorteilskombinationen im Netz gewinnen würden. Ich vermute, dass es einen Effekt gibt (entweder einen der oben aufgeführten oder einen, an den ich nicht denke), der alle anderen hier aufgeführten Effekte völlig dominiert. Aber ich bin mir nicht sicher welche.
Es gibt eine nichtlineare Abhängigkeit des Luftwiderstands von der Geschwindigkeit durch das Wasser für einen Schiffsrumpf, der sich bei einer Geschwindigkeit von Null asymptotisch Null nähert. Das bedeutet, dass Sie ein einzelnes Maultier verwenden können, um (langsam!) einen viele Tonnen schweren Kahn entlang eines Kanals zu ziehen, was dasselbe Maultier nicht ziehen könnte, wenn sich die gleiche Ladung auf einem Wagen an Land befände (denn wie The Photon betont, die Rollwiderstand eines Gleitlagers hängt auch bei Drehzahlen nahe Null von der Größe der Belastung ab).
Das bedeutet für den Transport, dass eine langsamere Fahrt auf dem Wasser in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch viel billiger ist als die gleiche Geschwindigkeit auf dem Landweg.
Darüber hinaus skaliert die Frachtbeförderungskapazität eines Schiffsrumpfs mit seinem Volumen, während die Widerstandskräfte mit seiner benetzten Fläche skalieren . Da das Volumen schneller zunimmt als die Fläche, wenn ein Schiff vergrößert wird, wird der Wassertransport viel billiger, wenn Sie das Schiff vergrößern, und da die einzige Größenbeschränkung für ein Schiff darin besteht, dass es durch die Kanäle auf seinem Weg passt, können Schiffe sein viel größer als jeder Diesel-Lkw, und der Wassertransport ist daher für Massengüter weitaus wirtschaftlicher als der Landtransport.
Vielleicht nicht die physikalische Antwort, nach der Sie gesucht haben, aber dennoch ein wichtiger Punkt: Wasser ist größtenteils überall gleich. Historisch gesehen konnte ich ein Schiff (zum Beispiel) in Holland bauen und es konnte zum Beispiel nach Indonesien und zurück segeln, ohne wirklich Anpassungen für die entfernten Regionen zu benötigen. Abgesehen von Naturkatastrophen und vielleicht Eis, wenn Sie den Polen zu nahe kommen, ist Wasser Wasser, egal wo Sie sich befinden.
Vergleichen Sie das mit dem Landverkehr. Mein Fahrzeug muss durch den wässrigen Boden Hollands navigieren, dann hinauf und über mehrere Bergketten, durch verschneite und Wüstengebiete, dann durch mehrere tausend Meilen dichten Regenwald, bevor es schließlich Südostasien erreicht. Sowohl das Fahrzeug als auch die Besatzung müssen in der Lage sein, ein riesiges Spektrum an extremen Bedingungen zu bewältigen.
Das ist zumindest einer der historischen Gründe, warum Schiffe massiven Landfahrzeugen vorgezogen wurden, insbesondere als die Globalisierung begann.
Das Photon
Javier
Jakob Manner
DKNguyen
Jakob Manner