Почему волны на море?
Многие природные явления человек воспринимает как сами собой разумеющиеся. Мы привыкли к лету, осени, зиме, дождю, снегу, волнам и не задумываемся о причинах. И все же, почему в море образуются волны? Почему на водной глади появляется рябь даже в полный штиль?
Происхождение
Есть несколько теорий, объясняющих возникновение морских и океанических волн. Они образуются из-за:
- перепадов атмосферного давления;
- приливов и отливов;
- подводных землетрясений и вулканических извержений;
- движения судов;
- сильного ветра.
Чтобы понять механизм образования, нужно вспомнить, что вода волнуется и колеблется вынужденно – в результате физического воздействия. Галька, лодка, рука, коснувшаяся ее, приводят жидкую массу в движение, создавая колебания разной силы.
Характеристики
Волны – это тоже движение воды по поверхности водоема. Они являются результатом сцепления частиц воздуха и жидкости. Поначалу водно-воздушный симбиоз вызывает рябь на поверхности воды, а затем заставляет двигаться водные толщи.
Размер, длина и сила меняются, в зависимости от силы ветра. Во время шторма мощные столпы поднимаются на 8 метров и растягиваются в длину почти на четверть километра.
Иногда сила настолько разрушительная, что обрушивается на прибрежную полосу, вырывает с корнем зонты, душевые и другие пляжные постройки, сносит все на своем пути. И это при том, что формируются колебания за несколько тысяч километров от берега.
Все волны можно разделить на 2 категории:
Ветровые
Ветровые, как следует из названия, образуются под воздействием ветра. Его порывы проносятся по касательной, нагнетая воду и вынуждая ее двигаться. Ветер подталкивает жидкую массу вперед перед собой, но сила тяжести тормозит процесс, толкая ее обратно. Движения на поверхности, возникающие в результате влияния двух сил, напоминают подъемы и спуски. Их пики называются гребнями, а основания – подошвами.
Выяснив, почему образуются на море волны, открытым остался вопрос о том, почему они совершают колебательные движения вверх и вниз? Объяснение простое – непостоянство ветра. Он то стремительно и порывисто налетает, то стихает. Высота гребня, периодичность колебаний напрямую зависят от его силы и мощности. Если скорость перемещения и сила воздушных потоков превышают показатели нормы, поднимается шторм. Еще одна причина – возобновляемая энергия.
Возобновляемая энергия
Иногда на море полный штиль, а волны образуются. Почему? Океанографы и географы объясняют это явление возобновляемой энергией. Водные колебания являются ее источником и способы сохранять потенциал длительное время.
В жизни это выглядит примерно так. Ветер создает определенное количество колебаний в водоеме. Энергии этих колебаний хватит на несколько часов. За это время жидкие образования преодолевают расстояние в десятки километров и «швартуются» в районах, где солнечно, нет ветра, и водоем спокоен.
Стоячие
Стоячие или одиночные волны возникают вследствие толчков на океаническом дне, характерном для землетрясений, извержений вулканов, а также из-за резкого изменения атмосферного давления.
Это явление называется сейши, что переводится с французского языка как «раскачиваться». Сейши характерно для бухт, заливов и некоторых морей, представляет опасность для пляжей, сооружений в прибрежной полосе, пришвартованных у причала кораблей и людей, находящихся на борту.
Конструктивные и деструктивные
Образования, преодолевающие большие расстояния и при этом не меняющие форму и не утрачивающие энергию, ударяются об берег и разбиваются. При этом каждый накат по-разному влияет на прибрежную полосу. Если он намывает берег, то классифицируется как конструктивный.
Деструктивный накат воды обрушивается своей мощью на побережье, разрушая его, постепенно смывая песок и гальку с пляжной полосы. В этом случае природное явление классифицируется как деструктивное.
Деструкция бывает разной разрушительной силы. Иногда она настолько мощная, что обрушивает склоны, раскалывает утесы, разделяет скалы. Со временем даже самые твердые скалы разрушаются. Крупнейший маяк Америки построили на мысе Гаттерас в 1870 году. С тех пор море продвинулось почти на 430 метров в глубину побережья, смыв прибрежную полосу и пляжи. Это лишь один из десятков фактов.
Цунами
Цунами – разновидность деструктивных водных образований, характеризующихся большой разрушительной силой. Скорость их перемещения доходит до 1000 км/ч. Это выше, чем у реактивного самолета. На глубине высота гребня цунами небольшая, но возле берега они снижают скорость, зато наращивают высоту до 20 метров.
В 80% случаев цунами являются следствием подводных землетрясений, в оставшихся 20% — извержений вулканов и оползней. Вследствие землетрясений дно смещается по вертикали: одна его часть опускается, а вторая – параллельно поднимается. На поверхности водоема образуются колебания разной силы.
Аномальные убийцы
Они также известны как блуждающие, монстры, аномальные и больше характерны для океанов.
Еще 30-40 лет назад рассказы моряков об аномальных колебаниях воды считали небылицами, потому что в существовавшие научные теории и расчеты свидетельства очевидцев не укладывались. Высота 21 метр считалась предельной для океанических и морских колебаний.
Первые письменные упоминания о монстрах датированы 1826 годом. А в 1933 году корабль американских ВМС, попавший в затяжной шторм, столкнулся с гигантской волной. Экипаж чудом выжил – очевидцы подтвердили факт. Подобные случаи фиксировались и впоследствии.
1 января 1995 года, когда приборы, установленные на нефтяной платформе, впервые официально зафиксировали аномальный 25,6-метровый водный столп, ученые занялись исследованием явления. За последующие 3 недели исследования произошло еще 10 аналогичных явлений в разных уголках планеты.
Причины образования экстремальных волн до конца не изучены, существуют на уровне гипотез. Одна из теорий объясняет явление эффектами нелинейности, вследствие которых образуются небольшие группы волн и преодолевают большие расстояния, не меняя первоначальной структуры.
Проще говоря, под воздействием внутренних факторов образовалась 20-метровая водная глыба и отправилась за десятки километров, не меняя первоначальной формы. Но, опять же, это одна из теорий. Подтвержденного фактами объяснения пока нет, зато факт явления уже научно подтвержден и не оспаривается.
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