Rhein hat sehr geringes Gefälle
Steht man in Mannheim am Rhein, fließt der Fluss erstaunlich schnell an einem vorbei – immerhin mit 6 bis 7 km/h: Schneller als ein zügiger Fußgänger! Und das, obwohl es in der Rheinebene kaum wirklich bergab geht: Basel liegt 250 Meter über dem Meeresspiegel, von dort bis zur Rheinmündung sind es 1.000 Kilometer – so ergibt sich ein durchschnittliches Gefälle von 25 cm pro Kilometer. Das entspricht 0,025 Prozent – also fast nichts. Würden wir mit dem Fahrrad auf einer Straße mit so geringer Neigung fahren, würden wir von einem "Gefälle" nichts merken. Wir würden sie als ebene Fläche wahrnehmen und müssten ganz normal treten, um vorwärts zu kommen. Da ist nichts mit "rollen lassen".
Reibungswiderstand ist im Wasser gering
Warum aber fließt dann der Fluss im Vergleich dazu so schnell? Intuitiv könnte man meinen: weil so viel Wasser von oben nachkommt und das Ganze anschiebt – aber das hat damit überhaupt nichts zu tun. Grund ist allein der geringe Reibungswiderstand.
Nochmal der Vergleich mit dem Fahrrad: Dass ein Reifen bei 0,025 Prozent Neigung nicht von alleine rollt, hat vor allem mit der Reibung zu tun. Die Reibung zwischen Reifen und Boden wirkt der Gravitation entgegen und verhindert bei sehr flachem Gefälle, dass man das Fahrrad einfach rollen lassen kann.
Die Wassermoleküle dagegen üben gegenseitig einen viel geringeren Widerstand aus als ein Reifen auf Asphalt. Deshalb reicht schon eine geringe Neigung, um das Wasser abwärts fließen zu lassen. Trotzdem gibt es durchaus einen Zusammenhang zwischen Gefälle und Fließgeschwindigkeit. In den Alpen hat der Rhein ein starkes Gefälle – auf 400 Meter geht es im Schnitt einen Meter abwärts. Da fließt er schnell. Am Niederrhein dagegen beträgt das Gefälle nur ungefähr 1 Meter auf 8 Kilometer – dort fließt er langsamer. Am Oberrhein ist er an manchen Abschnitten steiler, an manchen flacher. Zum Beispiel hat der Rhein bei Mannheim, aber auch weiter flussabwärts bei Koblenz, ein steileres Gefälle als dazwischen im Rheingau. Und entsprechend schnell oder langsam fließt der Fluss jeweils.
Wasser fließt in der Flussmitte schneller
Aber wenn man so am Flussufer steht, sieht man auch: Der Fluss bewegt sich in der Mitte schneller vorwärts als am Rand – denn am Ufer wird das Wasser wiederum durch die Reibung und durch Verwirbelungen gebremst.
Kurz: Je weiter weg vom Ufer und je tiefer das Flussbett, desto schneller fließt das Wasser. Aus demselben Grund fließt ein Fluss bei Hochwasser auch schneller als bei Niedrigwasser, denn bei Hochwasser liegt das Flussbett noch tiefer.
Danke an: Matthias Adler, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz
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