Helmholtz’sche Wolkenwirbel

Hermann von Helmholtz, Namensgeber der Helmholtz-Gemeinschaft, ist als Naturwissenschaftler für viele Entdeckungen, Analysen und Entwicklungen bekannt. Dies bezieht sich zum Beispiel auf seine Beschreibung des Energieerhaltungssatzes, seinen Augenspiegel zur Betrachtung des Augenhintergrunds und seine physiologischen Arbeiten. Nach ihm benannt sind zum Beispiel eine Spule, der Helmholtz-Resonator, eine Differentialgleichung und eine Grundgröße in der Thermodynamik.

Mit seinen mathematischen Studien über Wirbelphänomene in der Natur leistete er wichtige Beiträge zur Hydrodynamik und Meteorologie. Nach ihm und Lord Kelvin sind auch die so genannten „Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten“ bezeichnet. In der Wikipedia liest man dazu: „Als Kelvin-Helmholtz-Instabilität bezeichnet man das Anwachsen kleiner Störungen in der Scherschicht zweier Fluide mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten. Ein anschauliches Beispiel liefern Wellen auf einem See während eines Sturms oder der sich kräuselnde Rauch eines Räucherstäbchens in einem ansonst ruhigen Zimmer.“

Auch Wolken bilden unter besonderen meteorologischen Bedingungen solche Wirbel aus, die dem Betrachter sofort ins Auge springen. Dazu gibt es auch zahlreiche schöne Foto- (zum Beispiel hier, hier, hier, hier, hier) und Video-Aufnahmen (zum Beispiel hier, hier, hier, hier, hier) im Internet. Schauen Sie sich die Bilder einmal an! Hermann von Helmholtz hatte dieses Phänomen 1868 in dem Beitrag „Ueber discontinuirliche Flüssigkeits-Bewegungen“ ausführlich beschrieben und mathematische Gleichungen zur Beschreibung des Phänomens hergeleitet.

https://www.youtube.com/watch?v=QVNO6lyAcZc

Video: YelloWLemonLord.

Haben Sie schon mal Wolken mit den charakteristischen Wirbeln einer Kelvin-Helmholtz-Instabilität gesehen? Wir freuen uns über Ihre Kommentare, gerne mit Links zu Fotos und Videos.

Das Verhalten kann übrigens auch bei elektromagnetischen Wellen beobachtet werden, hier ein Beispiel des Erdmagnetfelds. Und es gibt diese charakteristischen Wirbel auch im Weltraum auf anderen Himmelskörpern.

Video: University of Cambridge

Update 22.9.2014: Auch im „Meteorologischen Kalender 2015“ (Monat Mai) gibt es ein sehenswertes Foto einer Kelvin-Helmholtz-Wolke vom DWD.

Update 26.1.2015: Und noch ein schönes Video:

Video: Nicolas Rosetto.