Происхождение морских волн
На морские волны можно смотреть бесконечно — тихо ли они шелестят при полном штиле, игриво плещут прибоем или с ревом и грохотом, швыряясь обрывками пены, мчатся на берег, разбиваясь в соленые брызги на прибрежных скалах. Море — неугомонная среда, «подвижный в подвижном», а волны — ее неотъемлемая часть. Даже когда улетает ветер и море засыпает, они тихонько, чуть слышно секретничают друг с другом, шепчутся о чем- то о своем, о девичьем
Морские волны
Колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, называются волнами. Волновой процесс не сопровождается переносом массы, а лишь переносом энергии. То есть, колеблющиеся вертикально частицы воды не перемещаются горизонтально, происходит лишь изменение их энергии
Исследования
Новости
26.12.22 // Россия, Австралия
Волны-убийцы могут возникать среди стоячих волн »
06.12.22 // США
Южное полушарие Земли более штормовое »
15.02.22 // Канада
Зафиксирована наибольшая волна-убийца »
Волны бывают различными — на поверхности жидкости, звуковыми, электромагнитными. Но сейчас мы сосредоточимся на волнах, возникающих на морских просторах. Как явствует из определения, волны возникают, когда некие образовавшиеся колебания начинают распространяться в пространстве. А чтобы эти самые колебания возникли, необходимо действие внешней силы. В зависимости от того, какая внешняя сила является причиной возникновения колебаний (а значит и волн), различают волны трения, барические волны, сейсмические, стоячие и приливные.
К волнам трения относят ветровые волны и внутренние. Ветровые волны возникают на границе воздух — вода. Когда дует ветер, слои воздуха периодически воздействуют на поверхность воды и вызывают ее колебания. Колебания распространяются в пространстве и по морю бегут волны. Обычно их высота не более четырех метров, но в случае штормовых ветров возрастает до пятнадцати метров и выше. Наибольшей высоты волны могут достигать в полосе западных ветров Южного полушария — до 25 метров.
Появлению волн на поверхности моря предшествует рябь. Она возникает при скорости ветра менее одного метра в секунду. С увеличением скорости возрастает величина волн. Высокие и крутые ветровые волны носят образное имя толчея. Когда ветер стихает, волнение еще какое- то время продолжается по инерции, в этом случае говорят, что на море зыбь. Волна, бегущая по мелководью на берег, называется прибоем. В этот процесс вовлекаются значительные массы воды, даже когда высота волны не очень велика. При выходе ее на прибрежное мелководье, частицы воды из- за большого значения энергии, начинают двигаться по горизонтали, взад и вперед, неся с собой камни и песок. Каждый, кто купался в море, знает как бьют эти камешки по ногам. Достаточно сильный прибой в состоянии тащить огромные валуны.
Внутренние волны
Внутренние волны (подводные) возникают под поверхностью моря, на границе двух слоев воды с различными свойствами. Капитан Немо был не совсем точен и слишком идеализировал океан, когда утверждал, что внутри него царит покой. Водная толща океана неоднородна, она состоит из разных слоев. Физические характеристики их (температура, соленость, плотность) меняются от слоя к слою неравномерно, на границе между ними и образуются внутренние волны. Впервые они были обнаружены норвежским полярным исследователем, доктором зоологии, основателем физической океанографии Фритьофом Ведель- Ярлсбергом Нансеном (1861 — 1930 г.г.). Во время плавания на судне «Фрам» на Северный Полюс, Нансен наблюдал в Северном Ледовитом океане периодические изменения температуры и солености морской воды на одной и той же глубине.
Подобные волны могут возникать вблизи устьев рек, в проливах с двухслойными течениями, у кромки тающих льдов. Высота внутренних волн может в десятки раз превышать высоту волн на поверхности, но по скорости они уступают поверхностным. Эти волны несут опасность подводным лодкам, размывают портовые сооружения (волнорезы, дебаркадеры, причалы), способны рассеивать звуковые волны. Такие волны хорошо видны со спутника (на фото). Обычно они невелики, но в проливе Лусон, между Филиппинами и Тайванем, достигают 170 метров в высоту. Это объясняется особенностями водных потоков и рельефом дна.
Барические волны возникают из- за быстрой смены атмосферного давления в местах прохождения циклонов. Это одиночные волны, способные пройти сотни, а то и тысячи километров от места своего возникновения и неожиданно броситься на берег, смывая все на своем пути. Так в сентябре 1935 года барическая волна высотой девять метров обрушилась на берег Флориды и унесла 400 человеческих жизней. Образование таких волн не редкость на побережьях Индии, Китая, Японии.
Приливные волны
В результате действия гравитационных сил на водную оболочку Земли со стороны Солнца и Луны образуются приливные волны. Эти волны чаще всего невелики, в открытом океане их высота до двух метров. У берега она возрастает. Максимальной величины высота прилива достигает на Атлантическом побережье Северной Америки — до 18 метров. В нашем Охотском море — почти 13 метров. Самое сильное воздействие наблюдается в новолуние и полнолуние, когда складываются гравитационные притяжения Солнца и Луны. В это время приливы становятся максимально высокими, а отливы — низкими.
Во внутренних морях приливная волна и вовсе незначительна, так на Балтике у Санкт- Петербурга ее высота составляет пять сантиметров. А вот в некоторых реках движение ее представляет собой замечательную картину. Например, в Амазонке (на фото), когда приливная волна движется против течения и ее высота достигает пяти метров. Это явление ощущается на расстоянии 1400 километров от устья.
Стоячие волны (сейши) появляются как результат интерференции (сложения) волн, возникающих под действием внешних сил (ветровых, барических) и волн, отраженных от уступов берега или подводных препятствий достаточной протяженности.
Сейши
Такие волны вырастают в высоту, чередуя гребень с впадиной и остаются на месте, поднимаясь и опускаясь. Их легко смоделировать в ванне, если совершать вертикальные колебательные движения на поверхности воды, например, периодически опуская в воду крышку от сливного отверстия ванны. Через некоторое время установятся правильно распределенные во времени и пространстве остроконечные валы, стоящие на одном месте. Это и есть объект наших исследований.
Сейши возникают в неожиданных местах, где, казалось бы, нет отраженных волн, так как препятствия не видны, они находятся под поверхностью воды. Они могут быть причиной гибели морских судов. В частности, такая версия существует для района таинственного и ужасного Бермудского треугольника, как одно из возможных объяснений исчезновения кораблей. Это место вообще считается сложным для судоходства в связи с различными факторами — наличие мелководных выступов, слияние нескольких морских течений с разной температурой воды, сложным рельефом дна. Здесь континентальный шельф сперва постепенно углубляется, а затем внезапно уходит на приличную глубину. Подводная топография региона оказывает влияние на образование стоячей волны. Она возникает при ясной безветренной погоде и поэтому коварна вдвойне. Современное многотонное судно, поднятое такой волной, расколется на части под действием собственной силы тяжести и исчезнет с поверхности в считанные минуты.
Морские волны — одно из завораживающих природных явлений. Их бесконечное разнообразие и вечное движение успокаивает, заряжает энергией. Недаром еще народам древних цивилизаций были известны целительные свойства талассотерапии (морелечения). Солевой состав крови человека близок к составу морской воды, эта стихия родственна нам, а в шуршании прибоя о берег чудится биение большого и доброго сердца.
Смотрите так же:
Друзья! Мы потратили много сил на создание проекта. При копировании материала, пожалуйста, ставьте ссылку на оригинал!
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