Морские волны виды волн

1.2. Морские волны

Морские волны можно класси­фицировать по различным признакам.

1. По силам, вызывающим волновое движение, т. е. по происхожде­нию, можно выделить в океане (море) следующие виды волн:

• ветровые— вызванные ветром и находящиеся под его воз­действием;
• приливные— возникающие под действием периодических сил притяжения Луны и Солнца;
• анемобарические — связанные с отклонением поверхности океана от положения равновесия под действием ветра и атмосферного давления;
• сейсмические (цунами) — возникающие в результате динамических процессов, протекающих в земной коре и, в первую очередь, подводных землетрясений, а также извержений вулка­нов, как подводных, так и прибрежных;
• корабельные — создающиеся при движении корабля.

2. По силам, которые стремятся возвратить частицу воды в поло­жение равновесия, различают:

3. По действию силы после образований волны выделяют волны:

• свободные, когда сила прекращает действие после образова­ния волны;
• вынужденные, когда действие силы не прекра­щается.

4. По изменчивости элементов волн во времени выделяют:

• уста­новившиеся волны, которые не изменяют своих элементов;
• неустановившиеся волны,развивающиеся или, наоборот, затухаю­щие, изменяющие свои элементы по времени.

5. По расположению различают:

• поверхностные волны, воз­никающие на поверхности моря;
• внутренние, возникающие на глубине и почти не проявляющие себя на поверхности.

1. По формевыделяют:

• двумерные волны, средняя длина гребня которых во много раз больше средней длины волны;
• трехмерные, средняя длина гребня которых соизмерима с длиной волны;
• уединенные, имеющие только куполообразный гре­бень и не имеющие подошвы. Если на гребне уединенной волны по­местить поплавок, он будет перемещаться вместе с гребнем. По­этому уединенную волну называют также перенос­ной волной.

• ко­роткие волны, у которых длина волны значительно меньше глу­бины моря (λ < H);
• длинные, у которых длина волны значи­тельно больше глубины моря (λ > H).

8. По перемещению формы волны выделяют волны:

• поступа­тельные, видимая форма которых перемещается в про­странстве;
• стоячие, видимая форма которых в про­странстве не перемещается.

Поступательные волны характеризуются тем, что у них пере­мещается только форма (профиль) волны (рис.2). Рис. 2. Поступательная волна и орбита частиц Частицы же воды дви­жутся по почти замкнутым орбитам, имеющим форму, близкую к окружности или эллипсу. Поэтому предмет, находящийся на поверхности моря, также совершает колебательные движения, соот­ветственно движению частиц воды по их орбитам. При стоячей волне частицы воды не совершают движений по круговым орбитам (рис.3). В пучностях (на рисунке — П), т. е. в точках, где амплитуда колебания уровня наибольшая, частицы двигаются только по вертикали. В узлах, т. е. в точках, где колебания уровня отсутствуют, частицы двигаются только в горизонтальном направ­лении. Рис. 3. Схема стоячей волны В табл. 2 приведены основные характеристики поступательных и стоячих волн.

Источник

8. Классификация морских волн.

Под морскими волнами понимают такую форму периодического, непрерывно меняющегося движения, при котором частицы воды совершают колебания около своего положения равновесия.

Морские волны классифицируются по различным признакам:

По происхождению выделяют следующие виды волн:

— ветровые, образующиеся под действием ветра,

— приливные, возникающие под действием притяжения Луны и Солнца,

— анемобарические, образующиеся при отклонении уровня поверхности моря от положения равновесия, происходящего под действием ветра и изменения атмосферного давления,

— сейсмические (цунами), возникающие в результате подводных землетрясений и извержения подводных или прибрежных вулканов,

— корабельные, образующиеся при движении судна.

По силам, стремящимся возвратить частицу воды в положение равновесия:

По действию силы после образования волны:

— свободные (действие силы прекратилось),

— вынужденные ( действие силы не прекратилось.

По изменчивости элементов во времени:

— установившиеся (не изменяют своих элементов),

— неустановившиеся, развивающиеся, затухающие, (изменяющие свои элементы во времени).

По расположению в толще воды:

— поверхностные, возникающие на поверхности моря,

— внутренние, возникающие на глубине.

— двухмерные, представляющие собой следующие друг за другом длинные параллельные валы,

— трехмерные, не образующие параллельных валов. Длина гребня соизмерима с длиной волны (ветровое волнение),

— уединенные (одиночные),имеющие только куполообразный гребень без подошвы волны.

По соотношению длины волны и глубины моря:

— короткие (длина волны значительно меньше глубины моря),

— длинные (длина волны значительно больше глубины моря).

По перемещению формы волны:

— поступательные, характеризующиеся видимым перемещением профиля волны Частицы воды движутся по круговым орбитам.

— стоячие (сейша), не перемещаются в пространстве. Частицы воды совершают движение только в вертикальном направлении. Сейши возникают тогда, когда уровень воды поднимается у одного края водоема и одновременно опускается у другого обычно после прекращения ветра.

В небольших бассейнах (в гавани, бухте и т. п.) сейша может возникать при прохождении судов.

Наиболее часто в морях и океанах судоводителям приходится встречаться с ветровыми волнами, которые вызывают качку судна, заливаемость палубы, уменьшают скорость хода, а при сильном шторме наносят повреждения, которые приводят к гибели судна.

Ветровое волнение подразделяется на три основных типа:

Ветровое – это волнение, которое образуется ветром, дующим в данном месте в данный момент. При ослаблении или полном прекращении ветра волнение переходит в зыбь.

Зыбь – это волнение, распространяющееся по инерции в виде свободных волн после ослабления или прекращения ветра. Зыбь, распространяющаяся при штиле, называется мертвой. Волны зыби обычно длиннее ветровых, более пологи и имеют почти симметричную форму. Направление зыби может отличаться от направления ветра и нередко зыбь распространяется навстречу ветру или под прямым углом к нему.

Прибой – это волны, образуемые ветровыми волнами или зыбью вблизи берегов. Распространяясь с глубокой воды открытого моря в сторону берега на мелководье, волны трансформируются. Трехмерные волны превращаются в двухмерные, имеющие вид длинных гребней, параллельных друг другу, Их высота, крутизна и разрушительная сила увеличиваются Сила удара прибойной волны может достигать 90 т/м 2 . В зоне прибоя возникают опрокидывающие и переворачивающие моменты, опасные для плавсредств.

Поэтому плавание в мелководной прибрежной зоне и высадка на берег здесь очень затруднительна, опасна, а иногда и невозможна.

Предупреждениями о подводных препятствиях могут служить буруны.

Бурун – это явление, когда волны опрокидываются и разбиваются над мелями, банками, рифами и другими повышениями дна.

Одной из разновидностей волн является толчея — это встреча волн с разных направлений, в результате чего они утрачивают определенное направление движения и представляют собой беспорядочные стоячие волны.

Источник

Морские волны

Люди порой не замечают большинство явлений природы. Они привыкли, что день сменяет ночь, что после зимы приходят весна, потом лето. Мало кто задумывается, сидя на морском берегу, откуда берутся волны, почему штиль внезапно меняется на легкую рябь, переходящую в буйную стихию.

Почему на море волны

Морская стихия завораживает и не оставляет никого равнодушным. Море и волны — картина, на которую можно смотреть вечно. Недаром известное полотно художника И.К. Айвазовского «Девятый вал» надолго притягивает и не отпускает взгляд.

Морские волны возникают, когда соединяются (сцепляются) между собой частицы воздуха и воды. Сначала воздух скользит по воде, вызывая зыбь, а позже начинают вздыматься тонны воды.

Колебания водной поверхности на море или океане через определенные интервалы времени принято называть волнами.

Гребень — самая высокая точка волны, а место ее образования — подошва. Временной промежуток от одного гребня до другого или от подошвы до подошвы — волновой период. Расстояние между двумя гребнями называют длиной волны.

Существует немало объяснений причин, из-за которых образуются волны в морях и океанах:

• скачки давления в атмосфере;
• приливы, отливы;
• землетрясения, происходящие в морских глубинах;
• извержения вулканов;
• движение судов;
• ветер, дующий с огромной силой.

Чтобы представить, как появляются морские волны, необходимо понимать, что вода начинает колебаться только под физическим воздействием, принудительно.

Виды морских волн

Существуют классификации явления по следующим признакам:

• зарождение (приливные, ветровые, от движения судов и другие);
• силы, пытающиеся вернуть водные частицы в состояние устойчивости;
• местонахождение в слоях воды;
• форма, длина, перемещение в пространстве.

Ветровые

Виновник их появления — сильный ветер. Величина напрямую зависит от мощи ветра.

Когда ветер ослабевает или прекращается совсем, на морской поверхности появляется зыбь — продолжение колебания по инерции.

Прибой образуется за счет ветровых волн или зыби. Они, передаваясь из глубинных вод открытого моря к берегу, изменяются по форме. Их сила может нарастать, обрушивая на 1м 2 берега до 90 тонн воды. Это очень опасно для плавсредств, пришвартованных у берега.

Внутренние

Появляются под водой. На это влияют разная плотность, степень солености, температура воды. Волновые колебания образуются в том месте, где различные слои воды соприкасаются.

Впервые о них заговорил ученый из Норвегии Нансен, когда проводил исследования за полярным кругом.

Внутренние волны могут быть выше поверхностных в несколько десятков раз, но их скорость ниже. Они обладают мощной разрушительной силой, опасны для подводных лодок, причалов, портовых построек.

Барические

В тех местах, где нередки циклоны, быстро меняется давление в атмосфере, образуются барические волны-одиночки. Проходя несколько сотен километров от того места, где образовались, они с огромной разрушительной силой внезапно обрушиваются на берег.

В 1935 году девятиметровая барическая волна ударила по берегу штата Флорида. Погибли несколько сотен человек. Такие явления часто случаются на индийском, японском, китайском побережьях.

Сейсмические

Подводные землетрясения, извержения вулканов, разломы земной коры на дне океанов вызывают образование сейсмических волновых колебаний. Сначала они не слишком большие, но по мере приближения к берегу становятся огромными. Их называют цунами.

Когда море вдруг отступает от берега не на один километр, это предупреждение о зарождении цунами. Сигнал бедствия, ведь вода возвратится к берегу монстром, уничтожающим все на своем пути.

Приливные

Образуются из-за приливов и отливов, вызываемых Луной. В месте зарождения они не выше двух метров, но приближаясь к берегу, вырастают до 18 м на Северном побережье Атлантики и до 13 м у берегов Охотского моря.

Стоячие (сейши)

Возникают в бухтах, заливах и в отдельных морях. Название сейши (фр. «раскачиваться») упомянул ученый из Швейцарии Франсуа-Альфонс Форель. Зарождение стоячих столбов воды с гребнем является следствием землетрясений, но ветер также причастен к их образованию.

Морская волна, гонимая ветром, сталкивается с той, что вернулась после удара о берег, — так образуются стоячие волны. Их величина зависит от рельефа берега и глубины водоема.

Волны-убийцы

Их называют странствующими чудовищами. Чаще всего они возникают в океанах.

Еще полвека назад морякам, рассказывающим о сильных волнах на море: крупных, небывалой высоты, — никто не верил. Научные теории о колебаниях воды в морях и океанах не фиксировали водных столбов выше 21 метра. Позднее участились случаи встреч с громадным водным чудовищем, высота которого превышала 25 метров, поэтому пришлось признать факт существования таких волн.

Факторы, влияющие на их появление, до конца не изучены, объяснения существуют на уровне гипотез.

Где самые большие волны в мире

Общепризнанным местом самых крупных волн в мире является деревушка Назаре, расположенная на побережье Атлантики, где живут португальские рыбаки.

Летом это место ничем не отличается от обычного курорта, куда съезжаются множество туристов. В зимний период народу не убавляется: прибывают серферы-экстремалы, люди, желающие увидеть морских гигантов 30-метровой высоты.

Такие огромные столбы воды — явление редкое, не считая волн-убийц и цунами.

Недалеко от деревни есть самое большое в европейской части подводное ущелье — каньон Назаре. Штормы Северной Атлантики, попадая внутрь ущелья, стремятся на берег. Но поскольку у берега мелководье, не способное остановить эту силу, тонны воды обрушиваются на побережье.

Волнующееся море — удивительное явление природы. Шум прибоя успокаивает, приводит в порядок мысли и чувства. Морская стихия очаровывает красотой и в то же время пугает бессилием человека перед величием природы.

Источник