Schweizer Forscher untersuchten die Wirbel, die sich bei der Bewegung durchs Wasser bilden. Zürich – So mühelos ein Fisch durchs Wasser gleiten mag – für physikalische  Berechnungen sind die komplizierten Wasserwirbel eine gewaltige Herausforderung.  Schweizer Forschern ist dies nun gelungen, was beim Erforschen von  Flugzeugtragflächen hilfreich sein könnte. Denn auch die Luftwirbel an den Tragflächen verhalten sich nach den äußerst  komplizierten Gesetzen der Flüssigkeitsdynamik. Ihre Resultate haben die  Forscher um Petros Koumoutsakos von der ETH Zürich dementsprechend auch im  Fachjournal Chaos veröffentlicht. Bei getrennten Objekten – etwa einem Langläufer und seinen Stöcken – lassen  sich die gegenseitig einwirkenden Kräfte relativ leicht berechnen, wie es in  einer Mitteilung des Journals zur Studie heißt. Doch weil das Wasser um den  Fisch kontinuierlich fließt, lässt sich viel schwieriger bestimmen, welche Teile  des Wassers für die Fortbewegung relevant sind. Bei ihren Computermodellen haben sich die Forscher deshalb auf die Wirbel  nahe an der Fischhaut konzentriert. Diese Wirbel spielen eine entscheidende  Rolle für die Fortbewegung des Fischs, zitiert die Mitteilung Erstautor Florian  Huhn von der ETH. Schon die Tatsache, dass sie rotieren, legt eine starke  Wechselwirkung mit dem Fisch nahe. Das Team fand heraus, dass die Wirbel geschlossene Strukturen bilden,  sogenannte Lagrange-kohärente Strukturen. Benannt nach Joseph-Louis Lagrange,  einem Pionier der Flüssigkeitsdynamik aus dem 18. Jahrhundert, stellen sie eine  Art unsichtbare Barrieren in Luft und Wasser dar – so etwas wie das Skelett  von Flüssigkeiten. Diese Barrieren sind bei Meereswellen und Sedimentflüssen ebenso zu finden  wie bei Hurrikanen oder Rauchringen. Sie strukturieren quasi das Chaos.  Entsprechend suchten auch die Zürcher Forscher nach Stellen, wo das Wasser rings  um den Fisch Wirbel bildete, die vom Rest des Wassers klar getrennt sind – also  ebenfalls Lagrange-Strukturen. Sobald sie diese identifiziert hatten, konnten sie den Flüssigkeitsinhalt  dieser Wirbel als Ganzes simulieren und ihren jeweiligen Beitrag zur  Fortbewegung errechnen. Dies taten sie für zwei Arten des Schwimmens: das  normale Schlängeln und die Fluchtbewegung, bei der  sich der Fisch C-förmig krümmt und nach vorne schnellt. Das normale Schwimmen ließ sich fast ausschließlich durch die Übertragung von  Impulsen zwischen dem Fisch und den separaten Wirbeln erklären. Beim C-Start  jedoch spielte zusätzlich ein nicht-rotierender, von der Wirbelregion  eingeschlossener Flüssigkeitsstrahl eine Rolle. Die Forscher glauben, dass ihre Berechnungsmethode auch für weitere  Flüssigkeitsanalysen nützlich sein werden. Immer wenn ein Körper durch eine  Flüssigkeit pflügt, sei es ein Vogel oder Fisch, ein Flugzeug oder Schiff,  werden solche Wirbel gebildet, sagte Huhn. Mit unserer Methode lässt sich die  Bildung dieser Wirbel verfolgen und verstehen, indem eine Flüssigkeit in  separate Zonen unterteilt wird.