Волна — это колебание водной поверхности в море, озере или океане через определённые промежутки времени. Самая высокая точка волны называется гребнем, самая низкая — подошвой, а расстояние между двумя гребнями называется длиной волны.
Волны, которые мы привыкли видеть, образуются в основном из-за действия ветра на поверхность воды. Ветер передаёт энергию воде, но поскольку она намного плотнее воздуха, её реакция на ветер несколько запаздывает, сначала на поверхности образуется рябь. Если ветер сильный и устойчивый, со временем рябь переходит в волны: более быстрые длинные волны догоняют более медленные короткие, сливаются и увеличиваются.
Так возникает довольно сильное волнение. Причем, в итоге не все волны одинакового размера, могут возникать краткие периоды сравнительного затишья, состоящие из более маленьких волн, которые потом сменяются очень высокими одиночными волнами или даже группами высоких и опасных волн. При этом какой-либо четкой закономерности в высоте волн нет, ведь все зависит от сложной картины сложения волн.
Однако древние греки роковой волной считали каждую третью, а римляне — десятую. В русской же культуре самой сильной и опасной традиционно считалась девятая волна, что нашло отражение во множестве произведений искусства с названием “Девятый вал”.
Поскольку инерционность волнения довольно велика, когда ветер прекращается совсем, море ещё волнуется. В отличие от приливов, отливов и течений, волны не перемещают массу воды. Волны идут, но частицы воды в волне остаются на месте и движутся по замкнутым траекториям, похожим на окружности. Чем глубже частица в толще воды, тем меньше её перемещение: в подводной лодке на глубине нескольких десятков метров не заметен шторм на поверхности.
Заметим, что направление волны не всегда совпадает с направлением ветра. Это может происходить по разным причинам: смешивание разных воздушных потоков, изменение условий среды (например, переход из гавани в открытое море) или конфигурации береговой черты.
На возникновение волн могут влиять ещё многие другие причины, например, скачки давления в атмосфере, неровности морского дна, приливы и отливы, землетрясения, извержения вулканов и даже движение судов. Рассмотрим некоторые из этих волн подробнее.
Внутренние волны
Появляются там, где соприкасаются слои воды различной плотности (на которую, в свою очередь, влияют температура и давление воды, а также её солёность). По сравнению с поверхностными, они выше, но их скорость меньше. Внутренние волны опасны для подводных лодок, причалов, портовых построек.
Барические волны
Возникают из-за быстрой смены атмосферного давления в местах происхождения циклонов, особенно тропических. Обычно эти волны одиночные и не приносят особого вреда. Исключение составляют случаи, когда они совпадают с высоким приливом. Таким бедствиям наиболее часто подвергаются Карибские острова, полуостров Флорида, побережья Китая, Индии, Японии.
Сейсмические волны, или цунами
Возникают под действием подземных толчков и прибрежных землетрясений, во время которых происходит резкое поднятие или опускание участка морского дна. В открытом океане волны-цунами очень длинные и невысокие, но движутся с огромной скоростью. У берега их длина сокращается, а высота резко возрастает (достигая нескольких десятков метров).
Се́йши, стоячие волны
Это волны, возникающие в замкнутых или почти замкнутых водоёмах. Они возникают из-за воздействия внешних сил (ветер, изменение атмосферного давления, сейсмические явления) и резонанса при интерференции волн, отражённых от границ водоёма. Впервые их описал в 1890 году швейцарский естествоиспытатель Франсуа-Альфонс Форель, наблюдавший Женевское озеро. Он дал таким волнам название seiche, что на швейцарском диалекте французского означает «сухой»: Форель заметил, что когда приходит сейши, волны отходят от берега, и тот обнажается.
Стоячая волна (красная) является суммой двух распространяющихся в противоположных направлениях волн (зелёная и синяя)
Одиночные волны-убийцы
Это гигантские одиночные волны, возникающие в океане. В отличие от цунами, их появление не связано с землетрясениями или оползнями. Долгое время считались вымыслом, так как не укладывались ни в одну существовавшую на то время математическую модель возникновения и поведения морских волн. Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метра, названная волной Дропнера. Для сравнения, высота волн при сильном волнении – 6-9 метров. Причины появления волн-убийц в настоящее время неизвестны. Считается, что одиночные волны (солитоны) возникают из-за эффектов нелинейности при распространении ветровых волн.
Приливные волны
Приливы и отливы — колебание уровня океана или моря в результате воздействия гравитационных сил Луны или Солнца. Чем более замкнут водоём относительно мирового океана, тем меньше степень проявления приливов или отливов. Например, в Балтийском, Чёрном или Каспийском море приливы намного менее заметны, чем на побережье Приатлантической низменности в Северной Америке. В открытом океане высота прилива невелика, но в прибрежных районах со сложной береговой линией она резко возрастает.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru
