Wellen
Tauch ein!

Wellen sind überall

Sie malen den Regenbogen in den Himmel, lassen dein Lieblingslied erklingen und wärmen uns an kalten Tagen: Wellen. Sie sind überall und ein grundlegender Bestandteil unseres Lebens – ja, der ganzen Welt. Doch nicht alle sieht man so gut wie eine Welle im Wasser. Die meisten nehmen wir nur indirekt wahr: Die Schallwelle, wenn wir sprechen und hören, den Lichtstrahl, wenn wir etwas sehen, und den Röntgenstrahl, wenn unser Körper durchleuchtet wird.

Wellen erzählen Geschichten

Jede Welle hat eine Geschichte, die sie uns erzählt. Wenn wir uns unterhalten, erzählt der Schall unser Gespräch. Der Lichtstrahl vermittelt uns die Farbe eines Gegenstands und der Röntgenstrahl zeigt, wo der Arm gebrochen ist. Genauso berichten uns Erdbebenwellen vom Aufbau der Erde und Gravitationswellen von schwarzen Löchern, die vor Milliarden von Jahren kollidiert sind.

Wellen in der Gesellschaft

Auch in der Gesellschaft gibt es den Begriff der Welle: in der Mode, wenn ein neuer Trend auflebt; in Migrationsbewegungen; bei der Ausbreitung von Krankheiten wie COVID-19. Und wer kennt nicht die La-Ola- Welle der Fans in einem Stadion, die sich über die Tribünen fort-pflanzt?

Was ist eine Welle?

Ein Kommen und Gehen

Mit Wellen verbinden die meisten von uns erst einmal Wasserwellen. Wir denken an ihr wiederkehrendes Auf und Ab, ihr sanftes Rollen auf einen Strand oder ihr kraftvolles Branden gegen einen Felsen. Wellen faszinieren und beeindrucken durch ihre Schönheit und Energie. Sie beruhigen durch ihre rhythmische Bewegung. Werden sie sehr gross, können sie überwältigend sein.

Wellen im Allgemeinen…

Wir kennen Wellen und Wellenbegriffe aus dem Alltag und der Physik. Im Deutschen gibt es nur ein Wort für alle Wellen, welches sich wohl aus den Beobachtungen von sich bewegendem Wasser ableitet: den Walzen und Wogen. Diese Wörter beschreiben, dass sich etwas hin und her oder auf und ab bewegt; etwas, das kommt und geht, aufflammt und wieder erlischt. Im übertragenen Sinn benutzen wir den Begriff «Welle» deshalb vielseitig, z. B. auf einer Welle des Glücks reiten oder von einer Welle der Gewalt überrollt werden.

… und im Speziellen

Die Ausbreitung von «physikalischen» Wellen lässt sich mathematisch genau beschreiben und vorhersagen. Sie entstehen, wenn etwas kurzzeitig so verformt wird, dass es schwingt. Dies kann z. B. Wasser, Luft, Metall, das Weltall oder ein elektromagnetisches Feld sein. Dabei wird Energie von einem Ort an einen anderen transportiert. Ein Beispiel: Werfen wir einen Stein ins Wasser, wird das Wasser durch den Aufschlag bewegt bzw. aus dem Gleichgewicht gebracht – es beginnt zu schwingen. Die Störung breitet sich geordnet aus und es entstehen ringförmige Wellen im Wasser. Dabei bewegen sich die Wasserteilchen jedoch nur an ihrem Ort und laufen nicht mit der Welle mit. Die Energie des Einschlags breitet sich also aus, ohne die Materie – das Wasser – mitzunehmen. Nach Durchlauf der Welle ist das Wasser wieder im Gleichgewicht. Sehen wir eine solche Welle, könnte also irgendwo ein Stein ins Wasser gefallen sein. Von diesem Einschlag «erzählt» uns die Welle – auch lange noch, nachdem der Stein in die Tiefe gesunken ist.