Как появляются волны?
Вроде бы банальный вопрос, но есть некоторые интересные нюансы.
Волны возникают по разным причинам: из-за ветра, прохождения судна, падения в воду какого-либо предмета, притяжения Луны, землетрясения, извержения подводного вулкана или схода оползня. Но если от проходящего судна или падения предмета они вызываются вытеснением жидкости, притяжение Луны и Солнца способствует появлению приливных волн, а землетрясение может вызвать цунами, с ветром сложнее.
Здесь дело в движении воздуха — в нем существуют беспорядочные вихри, маленькие у поверхности и большие вдалеке. При прохождении их над водоемом давление уменьшается, и на его поверхности образуется выпуклость. Ветер начинает давить сильнее на ее наветренный склон, что приводит к разнице давлений, а из-за нее движение воздуха начинает «закачивать» энергию в волну. При этом скорость волны пропорциональна ее длине, то есть чем больше длина, тем больше скорость. Связаны между собой высота волны и ее длина. Поэтому, когда ветер разгоняет волну, скорость ее увеличивается, следовательно, увеличивается длина и высота. Правда, чем ближе скорость волны к скорости ветра, тем меньше энергии может ветер отдать волне. Если же их скорости равны, ветер вовсе не передает волне энергию.
Теперь разберемся, как вообще образуются волны. За их формирование отвечают два физических механизма: сила тяжести и сила поверхностного натяжения. Когда часть воды поднимается, сила тяжести старается вернуть ее обратно, а когда опускается, вытесняет соседние частицы, которые тоже пытаются вернуться обратно. Силе поверхностного натяжения все равно, в какую сторону прогнута поверхность жидкости, она действует в любом случае. В результате частицы воды колеблются подобно маятнику. От них «заражаются» соседние участки, и возникает поверхностная бегущая волна.
Энергия волн хорошо передается только в том направлении, в каком частицы могут свободно перемещаться. На поверхности это делать проще, чем на глубине. Все потому, что воздух не создает никаких ограничений, в то время как на глубине частицы воды находятся в весьма стесненных условиях. Причина — плохая сжимаемость. Из-за нее волны могут перемещаться на большие расстояния по поверхности, но очень быстро затухают вглубь.
Важно, что во время волны частицы жидкости почти не двигаются. На большой глубине траектория их движения имеет форму окружности, на малой — вытянутого горизонтального эллипса. Благодаря этому корабли в гавани, птицы или кусочки дерева качаются на волнах, фактически не перемещаясь по поверхности.
Особый вид поверхностных волн составляют так называемые волны-убийцы — гигантские одиночные волны. Почему они возникают, так до сих пор и неизвестно. Они редко встречаются в природе, и их нельзя смоделировать в лабораторных условиях. Тем не менее большинство ученых считает, что волны-убийцы образуются из-за резкого уменьшения давления над поверхностью моря или океана. Но более тщательное их изучение впереди.
Источник
Откуда берутся волны
Сёрфинг существует, потому существуют волны, но откуда они берутся? Какие они бывают, и почему они разные? В сегодняшней статье обсуждаем механику возникновения волн и отвечаем на эти вопросы.
Когда мы смотрим на море или океан, нам порой кажется, что это волшебство – на ровной поверхности воды вдруг появились волны. На самом деле это обычная физика, и механическое воздействие на воду, которое приводит к образованию волн, присутствует всегда.
В океане факторы для образования будущей волны появляются далеко от берега. Поэтапно процесс формирования волн выглядит следующим образом:
1. Сильный ветер дует из области повышенного давления в область пониженного.
2. Ветер передаёт воде часть своей энергии за счет силы трения.
3. Энергия начинает двигаться по поверхностному слою воды.
4. Если ветер дул долго или на большой площади, то и энергии воде передалось много.
5. На этом пространстве океан бушует – энергия сформировалась в волны разного размера и формы. Они сталкиваются друг с другом, и явно не похожи на те приятные водные горки, с которых мы катаемся у берега.
6. Энергия движется и в определённый момент выходит из зоны воздействия шторма. Ветер на неё уже не действует, поэтому двигается она в том виде, в котором сформировалась.
7. С этого момента энергия называется свелл. Свелл (от англ. swell «набухать») – это серия механических волн на поверхности воды, которые формируются при отсутствии непосредственного воздействия на неё внешней среды, таких как ветер, подземные толчки и т. п. По сути волны это не движущаяся масса воды, а энергия. Свелл состоит из волн, которые складываются в сеты от трёх до девяти волн в каждом.
8. По направлению к суше волны разного размера идут с разной скоростью, поэтому ближе к берегу они становятся ровнее, а их размер упорядочиваться: какие-то сливаются друг с другом, а другие разделяются большим расстояние. Чем больше путь, который проходит свелл, тем более однородная энергия подходит к берегу.
9. И только около берега свелл превращается в волны для сёрфинга. Если расстояние достаточно большое, и волны к берегу приходят однородные, то это называется граунд свелл. Если же оно недостаточно большое, и в нём есть волны разного размера, то это – ветровой свелл.
Следующий этап формирования волн, подходящих для сёрфинга, происходит у берега. Нижняя часть того слоя воды, в котором движется свелл, упирается в дно. Энергия не может двигаться дальше вперёд, поэтому меняет направление и вытесняет воду вверх. Именно в этот момент мы начинаем замечать волны на поверхности воды. Чем мельче становится, тем выше растёт волна, но в какой-то момент гребень её оказывается слишком неустойчив, он падает – мы видим белую пену. Это место называется лайнап, именно там сёрферы ловят волны.
Волны бывают разных типов и размеров. Чем сильнее свелл, тем больше волны, а сила свелла зависит от того, как сильно и долго дует ветер. Тип волны формируется по рельефу дна: чем резче перепад глубины, тем более резкой будет и волна. Самые мощные и трубящиеся волны возникают там, где этот перепад наиболее значительный, например, в основании рифового плато или если на дне есть огромный камень. Свелл наталкивается на препятствие, волна резко поднимается вверх и заворачивается.
В случае, когда мелко становится постепенно, например, на песчаных отмелях, волны будут пологими и медленными.
Форма волны зависит ещё от одного важного фактора – ветра. Если он дует на берег, то его называют оншор (от англ. «onshore»). Волны в таком случае будут неровные и закрывающиеся, т.к. ветер как бы захлопывает их. Такие волны не подходят для сёрфинга.
Ветер с берега называется оффшор (англ. «offshore»), если он не слишком сильный, то он способствует формированию устойчивой стенки волны. Однако лучшие условия для сёрфинга – это совсем без ветра. Сёрферы называют штиль словом глосси (англ. «glossy»), указывая на ровную как стекло поверхность воды.
В море тоже существует сёрфинг, например, в Сочи или Калининграде. Волны в море формируются по тому же принципу, что и океане. Разница в том, что расстояние в море меньше, волны не успевают просеяться, и к берегу приходят волны разного размера. Такие свеллы хуже качеством, но и на таких ветровых свеллах можно кататься.
Формирование подходящих волн для сёрфинга — это сложный процесс, который включает в себя много факторов: нужно чтобы далеко в океане прошёл шторм, пригнал хороший свелл к берегу так, чтобы тот не натолкнулся на препятствие. При этом дно должно быть подходящей формы, а прибрежный ветер не закрывал волны.
Сколько разных факторов должно сработать ради нашего восторга от сёрфинга, и сколько всего преодолевает энергия, чтобы стать волной для нас! Давайте уважать океан и море, изучать не только практику, но и теорию. Катайтесь с удовольствием!
Источник
Почему волны идут к берегу?
Природа
Морская волна — это движение воды на поверхности, которое появляется через ограниченный период времени.
Как образуются волны?
Морские волны возникают из-за ветра. Если в открытом океане появится буря, то её ветра начнут взаимодействовать с морской поверхностью. Из-за раздувания ветром возникают капиллярные (маленькие) волны. Они двигаются в том же направлении, в котором дует буря.
С усилением воздействия ветра на морскую поверхность, волны сливаются вместе и увеличиваются в размерах. Под постоянным действием ветреных порывов образуется свелл. Свеллом называют группу волн, которые образовались из-за морского шторма.
Интересный факт: до 1995 года учёные практически не проводили никаких исследований, связанных с образованием феномена. Учёным ещё известно далеко не всё об появлениях волн.
Размер волны связан со скоростью ветра, который создал её. Как только волна обрела «заложенные» ветром размеры, она направляется в сторону берега.
Причины появления волн?
Причина появления волны напрямую зависит от её вида.
Всего различают два основных вида:
- Стоячие. Они возникают из-за толчков на океаническом дне. Причинами толчков могут служить такие факторы: извержения подводных вулканов, резкие скачки атмосферного давления, землетрясения. Такое явление получило название «сейши». Случается оно в морях, заливах, бухтах.
- Ветровые. Они появляются из-за действия ветровых порывов. Это заставляет морскую поверхность двигаться, но сила тяжести отталкивает воду обратно.
Основание морской волны получило название «подошва», а её верхушка – «гребень».
Почему волны идут к берегу?
Морские волны направляются в сторону берега по одной причине: низкая плотность воздуха. Плотность морской поверхности примерно в 800 раз выше, чем плотность воздуха. Для того, чтобы передать волнам энергию, ветреной порыв должен воздействовать на морскую поверхность длительное количество времени. Если ветер дует со стороны берега, то необходимую плотность он наберёт лишь в открытом океане.
Волны, которые направляются в сторону суши навстречу ветру, тоже появляются в открытом океане. Однако образовываются они в других частях водоёма: там, где ветер дует в сторону берега.
Иногда можно заметить, как волны идут от берега в открытый океан. Это означает, что они направляются не от источника своего образованию к суше, а наоборот – от берега к источнику. Обычно такое явление можно наблюдать у берегов с пологим, низменным берегом.
Прилившая к суше вода может возвращаться обратно в океан или море во время отлива. Такое явления называют «отбойным течением».
Такие волны могут появиться в любом месте берега. Отбойное течение характеризуется большим приливом волн, которые после начинают возвращаться в океан с различной скоростью.
Опасность волн от берега
В большинстве случаев, такие волны двигаются с небольшой скоростью: около четырёх-пяти километров в час. Но они очень опасны, особенно для детей и тех, кто неуверенно плавает.
. Иногда возникают волны, движущиеся со скоростью до пятнадцати километров в час. Если в среднем волны от берега имеют ширину всего в два-три метра, то крупные волны могут быть до пятидесяти метров в ширину, длиной до 400 метров. Такое явления возникает достаточно редко, но может быть опасным для людей, находящихся на суше.
Волны, появляющиеся из-за отбойного течения, называют «рипами» (заимствованное английское слово RIP – название говорит само за себя). Если человек попадает в такое течение, первым делом необходимо успокоиться. Не рекомендуется сопротивляться рипу, лучше подождать, пока он ослабнет. Чаще всего, такая волна начинает ослабевать уже через сто метров от берега. После этого нельзя плыть напрямую к суше, необходимо плыть параллельно ей. Это поможет человеку выйти из области рипа.
Итак, волны всегда идут на берег по причине низкой плотности воздуха. Ветер оказывает на морскую поверхность воздействие, из-за которого вода приходит в активное движение. Они движутся до момента ослабевания течения, некоторые из них так и не доходят до суши.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник