موجة(موجة، موجة، بحر) - تشكلت بسبب التصاق جزيئات السائل والهواء؛ ينزلق الهواء على طول سطح أملس من الماء، في البداية يخلق تموجات، وعندها فقط، يعمل على أسطحه المائلة، ويطور تدريجياً تحريض كتلة الماء. لقد أظهرت التجربة أن جزيئات الماء ليس لها حركة للأمام؛ يتحرك عموديا فقط. أمواج البحر هي حركة الماء على سطح البحر والتي تحدث على فترات معينة.

أعلى نقطة في الموجة تسمى مشطأو قمة الموجة وأدنى نقطة فيها نعل. ارتفاعالموجة هي المسافة من القمة إلى قاعدتها، و طولهذه هي المسافة بين اثنين من التلال أو باطن. يسمى الوقت بين قمتين أو قاعين فترةأمواج.

أسباب رئيسية

في المتوسط، يصل ارتفاع الموجة أثناء العاصفة في المحيط إلى 7-8 أمتار، وعادة ما يمكن أن تمتد في الطول - ما يصل إلى 150 مترًا وما يصل إلى 250 مترًا أثناء العاصفة.

في معظم الحالات، تتشكل أمواج البحر بفعل الرياح، وتعتمد قوة وحجم هذه الأمواج على قوة الرياح، فضلاً عن مدتها و"تسارعها" - وهو طول المسار الذي تعمل من خلاله الرياح على الماء. سطح. في بعض الأحيان يمكن للأمواج التي تضرب الساحل أن تنشأ على بعد آلاف الكيلومترات من الساحل. ولكن هناك عوامل أخرى كثيرة في حدوث أمواج البحر: وهي قوى المد والجزر للقمر والشمس، وتقلبات الضغط الجوي، وثورات البراكين تحت الماء، والزلازل تحت الماء، وحركة السفن البحرية.

الموجات المرصودة في المسطحات المائية الأخرى يمكن أن تكون على نوعين:

1) رياحتنشأ عن الريح، والتي تتخذ طابعًا ثابتًا بعد توقف الريح عن العمل وتسمى الأمواج الثابتة أو المنتفخة؛ تنشأ موجات الرياح بسبب عمل الرياح (حركة الكتل الهوائية) على سطح الماء، أي الحقن. ويصبح من السهل فهم سبب الحركات التذبذبية للأمواج إذا لاحظت تأثير الريح نفسها على سطح حقل القمح. إن عدم ثبات تدفقات الرياح التي تخلق الأمواج واضح للعيان.

2) موجات الحركة، أو الموجات الدائمة، تتشكل نتيجة الهزات القوية في الأسفل أثناء الزلازل أو متحمسة، على سبيل المثال، بسبب التغير الحاد في الضغط الجوي. وتسمى هذه الموجات أيضًا بالموجات المفردة.

على عكس المد والجزر والتيارات، لا تحرك الأمواج كتل الماء. تتحرك الأمواج، لكن الماء يبقى في مكانه. القارب الذي يهتز على الأمواج لا يطفو مع الموجة. ستكون قادرة على التحرك قليلاً على طول منحدر مائل فقط بفضل قوة الجاذبية الأرضية. تتحرك جزيئات الماء في الموجة على طول الحلقات. وكلما ابتعدت هذه الحلقات عن السطح، أصبحت أصغر حجمًا، وفي النهاية تختفي تمامًا. كونك في غواصة على عمق 70-80 مترًا، فلن تشعر بتأثير أمواج البحر حتى أثناء أشد العواصف على السطح.

أنواع أمواج البحر

يمكن للأمواج أن تنتقل لمسافات شاسعة دون أن يتغير شكلها ولا تفقد أي طاقة تقريبًا، وذلك بعد فترة طويلة من هدوء الرياح التي تسببت فيها. تنفجر أمواج البحر على الشاطئ، وتطلق طاقة هائلة تراكمت أثناء الرحلة. إن قوة الأمواج المتكسرة بشكل مستمر تغير شكل الشاطئ بطرق مختلفة. الأمواج المنتشرة والمتدحرجة تغسل الشاطئ ولذلك تسمى بناء. الأمواج المتلاطمة على الشاطئ تدمره تدريجياً وتغسل الشواطئ التي تحميه. لهذا السبب يطلق عليهم مدمرة.

تسمى الموجات المنخفضة والواسعة والمستديرة البعيدة عن الشاطئ بالانتفاخات. تتسبب الأمواج في قيام جزيئات الماء بوصف الدوائر والحلقات. حجم الحلقات يتناقص مع العمق. ومع اقتراب الموجة من الشاطئ المنحدر، تصف جزيئات الماء الموجودة فيها أشكالًا بيضاوية مسطحة بشكل متزايد. عند الاقتراب من الشاطئ، لم تعد أمواج البحر قادرة على إغلاق أشكالها البيضاوية، وتنكسر الموجة. في المياه الضحلة، لم تعد جزيئات الماء قادرة على إغلاق أشكالها البيضاوية، وتنكسر الموجة. تتشكل الرؤوس من الصخور الصلبة وتتآكل بشكل أبطأ من الأجزاء المجاورة من الساحل. تؤدي أمواج البحر العالية شديدة الانحدار إلى تقويض المنحدرات الصخرية في القاعدة، مما يخلق منافذ. تنهار المنحدرات في بعض الأحيان. الشرفة التي سلَّستها الأمواج هي كل ما تبقى من الصخور التي دمرها البحر. في بعض الأحيان يرتفع الماء على طول الشقوق الرأسية في الصخر إلى الأعلى ثم ينفجر إلى السطح ليشكل قمعًا. تعمل القوة التدميرية للأمواج على توسيع الشقوق الموجودة في الصخور وتشكيل الكهوف. وعندما تتآكل الأمواج على الصخر من الجانبين حتى تلتقي عند استراحة، تتشكل الأقواس. عندما يسقط الجزء العلوي من القوس في البحر، تبقى الأعمدة الحجرية. تقوضت أسسها وانهارت الأعمدة لتشكل الصخور. الحصى والرمال الموجودة على الشاطئ هي نتيجة التآكل.

تؤدي الأمواج المدمرة إلى تآكل الساحل تدريجيًا وتحمل الرمال والحصى من الشواطئ البحرية. وبجلب الوزن الكامل لمياهها والمواد المنجرفة إلى المنحدرات والمنحدرات، تدمر الأمواج سطحها. فهي تضغط الماء والهواء في كل صدع، وكل شق، غالبًا باستخدام طاقة متفجرة، مما يؤدي إلى فصل الصخور وإضعافها تدريجيًا. يتم استخدام شظايا الصخور المكسورة لمزيد من التدمير. حتى أصعب الصخور تتدمر تدريجياً، وتتغير الأرض الواقعة على الشاطئ تحت تأثير الأمواج. يمكن للأمواج أن تدمر شاطئ البحر بسرعة مذهلة. وفي لينكولنشاير بإنجلترا، يتقدم التآكل (التدمير) بمعدل 2 متر سنوياً. منذ عام 1870، عندما تم بناء أكبر منارة في الولايات المتحدة في كيب هاتيراس، جرف البحر شواطئ بطول 426 مترًا إلى الداخل.

تسونامي

تسوناميهذه موجات ذات قوة تدميرية هائلة. وهي ناجمة عن الزلازل تحت الماء أو الانفجارات البركانية ويمكنها عبور المحيطات بشكل أسرع من الطائرة النفاثة: 1000 كم / ساعة. في المياه العميقة، يمكن أن يصل طولها إلى أقل من متر واحد، ولكن عند الاقتراب من الشاطئ، تتباطأ وتنمو إلى 30-50 مترًا قبل أن تنهار وتغمر الشاطئ وتجرف كل شيء في طريقها. 90% من جميع موجات التسونامي المسجلة حدثت في المحيط الهادئ.

الأسباب الأكثر شيوعا.

حوالي 80٪ من حالات توليد تسونامي هي الزلازل تحت الماء. أثناء الزلزال تحت الماء، يحدث إزاحة رأسية متبادلة للقاع: جزء من القاع يغرق، وجزء يرتفع. وتحدث الحركات التذبذبية عموديا على سطح الماء، وتميل إلى العودة إلى المستوى الأصلي - متوسط ​​مستوى سطح البحر - وتولد سلسلة من الأمواج. ليس كل زلزال تحت الماء يصاحبه تسونامي. عادةً ما يكون التسونامي (أي توليد موجة تسونامي) زلزالًا ذو مصدر ضحل. لم يتم حل مشكلة التعرف على قوة تسونامي الزلزال بعد، وتسترشد خدمات الإنذار بحجم الزلزال. يتم إنشاء أقوى موجات تسونامي في مناطق الاندساس. ومن الضروري أيضًا أن تتفاعل الصدمة تحت الماء مع تذبذبات الموجة.

الانهيارات الأرضية. يحدث هذا النوع من التسونامي بشكل متكرر أكثر مما كان متوقعًا في القرن العشرين (حوالي 7٪ من إجمالي موجات التسونامي). في كثير من الأحيان، يسبب الزلزال انهيارًا أرضيًا ويولد أيضًا موجة. في 9 يوليو 1958، تسبب زلزال في ألاسكا في حدوث انهيار أرضي في خليج ليتويا. انهارت كتلة من الجليد والصخور الترابية من ارتفاع 1100 متر، وتشكلت موجة وصل ارتفاعها إلى أكثر من 524 مترًا على الشاطئ المقابل للخليج، وتعتبر الحالات من هذا النوع نادرة جدًا ولا تعتبر معيارًا . لكن الانهيارات الأرضية تحت الماء تحدث في كثير من الأحيان في دلتا الأنهار، والتي لا تقل خطورة. يمكن أن يسبب الزلزال انهيارًا أرضيًا، على سبيل المثال، في إندونيسيا، حيث تكون ترسبات الجرف كبيرة جدًا، تعتبر موجات تسونامي الانهيارات الأرضية خطيرة بشكل خاص، لأنها تحدث بانتظام، مما يسبب أمواجًا محلية يزيد ارتفاعها عن 20 مترًا.

ثورات بركانيةتمثل ما يقرب من 5٪ من جميع أحداث تسونامي. الانفجارات الكبيرة تحت الماء لها نفس تأثير الزلازل. في الانفجارات البركانية الكبيرة، لا تتولد الأمواج من الانفجار فحسب، بل يملأ الماء أيضًا تجاويف المواد البركانية أو حتى الكالديرا، مما يؤدي إلى موجة طويلة. والمثال الكلاسيكي هو التسونامي الذي نشأ بعد ثوران كراكاتوا في عام 1883. ولوحظت موجات تسونامي ضخمة من بركان كراكاتوا في الموانئ حول العالم ودمرت ما مجموعه أكثر من 5000 سفينة وقتلت حوالي 36000 شخص.

علامات تسونامي.

• بسرعة مفاجئةسحب المياه من الشاطئ لمسافة كبيرة وتجفيف القاع. وكلما انحسر البحر، كلما ارتفعت موجات التسونامي. الناس الذين هم على الشاطئ ولا يعرفون مخاطرقد يبقى بعيدًا عن الفضول أو لجمع الأسماك والأصداف. في هذه الحالة، من الضروري مغادرة الشاطئ في أقرب وقت ممكن والابتعاد عنه قدر الإمكان - يجب اتباع هذه القاعدة عندما، على سبيل المثال، في اليابان، على ساحل المحيط الهندي في إندونيسيا، أو كامتشاتكا. في حالة التسونامي، تقترب الموجة عادةً دون انحسار الماء.
• هزة أرضية. مركز الزلزال عادة ما يكون في المحيط. على الساحل، عادة ما يكون الزلزال أضعف بكثير، وغالبا لا يكون هناك زلزال على الإطلاق. في المناطق المعرضة للتسونامي، هناك قاعدة مفادها أنه في حالة الشعور بالزلزال، فمن الأفضل الابتعاد عن الساحل وفي نفس الوقت تسلق التل، وبالتالي الاستعداد مسبقًا لوصول الموجة.
• انجراف غير عاديالجليد والأجسام العائمة الأخرى، وتشكل الشقوق في الجليد السريع.
• أخطاء عكسية ضخمةعلى حواف الجليد الثابت والشعاب المرجانية، وتشكيل الحشود والتيارات.

موجات المارقة

موجات المارقة(أمواج متجولة، أمواج وحشية، أمواج عجيبة – أمواج شاذة) - الأمواج العملاقة التي تنشأ في المحيط، والتي يزيد ارتفاعها عن 30 مترًا، لها سلوك غير عادي بالنسبة لأمواج البحر.

قبل 10 إلى 15 سنة فقط، اعتبر العلماء قصص البحارة عن الأمواج القاتلة العملاقة التي تظهر من العدم وتغرق السفن مجرد فولكلور بحري. لفترة طويلة موجات متجولةتم اعتبارها خيالًا، لأنها لم تتناسب مع أي نموذج رياضي كان موجودًا في ذلك الوقت لحساب حدوثها وسلوكها، لأن الموجات التي يزيد ارتفاعها عن 21 مترًا لا يمكن أن توجد في محيطات كوكب الأرض.

يعود أحد الأوصاف الأولى للموجة الوحشية إلى عام 1826. وكان ارتفاعه أكثر من 25 متراً، وقد لوحظ في المحيط الأطلسي بالقرب من خليج بسكاي. لم يصدق أحد هذه الرسالة. وفي عام 1840، خاطر الملاح دومونت دورفيل بالظهور في اجتماع للجمعية الجغرافية الفرنسية وإعلان أنه رأى بأم عينيه موجة يبلغ ارتفاعها 35 مترًا، لكن هناك قصصًا عن موجات شبحية ضخمة التي ظهرت فجأة في وسط المحيط حتى مع عاصفة صغيرة، وكان انحدارها يشبه جدران المياه الشديدة، أصبح أكثر فأكثر.

الأدلة التاريخية على الموجات المارقة

لذلك، في عام 1933، تعرضت سفينة البحرية الأمريكية رامابو لعاصفة في المحيط الهادئ. وظلت السفينة تتقاذفها الأمواج لمدة سبعة أيام. وفي صباح يوم 7 فبراير، تسلل فجأة عمود بارتفاع لا يصدق من الخلف. في البداية، تم إلقاء السفينة في هاوية عميقة، ثم تم رفعها عموديًا تقريبًا على جبل من الماء الرغوي. وسجل الطاقم، الذي كان محظوظا بما فيه الكفاية للبقاء على قيد الحياة، ارتفاع موجة بلغ 34 مترا. تحركت بسرعة 23 م/ث، أو 85 كم/س. وحتى الآن، تعتبر هذه أعلى موجة مارقة تم قياسها على الإطلاق.

خلال الحرب العالمية الثانية، في عام 1942، حملت سفينة كوين ماري 16 ألف جندي أمريكي من نيويورك إلى المملكة المتحدة (بالمناسبة، وهو رقم قياسي لعدد الأشخاص المنقولين على متن سفينة واحدة). وفجأة ظهرت موجة ارتفاعها 28 مترًا. يتذكر الدكتور نورفال كارتر، الذي كان على متن السفينة المنكوبة: "كان السطح العلوي على ارتفاعه المعتاد، وفجأة - فجأة - سقط فجأة". مالت السفينة بزاوية قدرها 53 درجة، ولو كانت الزاوية أكثر بثلاث درجات، لكان الموت حتميًا. شكلت قصة "الملكة ماري" أساس فيلم هوليوود "بوسيدون".

ومع ذلك، في 1 يناير 1995، على منصة دروبنر النفطية في بحر الشمال قبالة سواحل النرويج، تم تسجيل موجة يبلغ ارتفاعها 25.6 مترًا، تسمى موجة دروبنر، لأول مرة بواسطة الأجهزة. سمح لنا مشروع "الموجة القصوى" بإلقاء نظرة جديدة على أسباب وفاة سفن الشحن الجافة التي كانت تنقل الحاويات والبضائع المهمة الأخرى. وسجلت الأبحاث الإضافية على مدار ثلاثة أسابيع حول العالم أكثر من 10 موجات عملاقة منفردة تجاوز ارتفاعها 20 مترًا. يُطلق على المشروع الجديد اسم Wave Atlas، والذي ينص على تجميع خريطة عالمية للموجات العملاقة المرصودة ومعالجتها وإضافتها لاحقًا.

الأسباب

هناك عدة فرضيات حول أسباب الموجات الشديدة. كثير منهم يفتقرون إلى الحس السليم. تعتمد أبسط التفسيرات على تحليل تراكب بسيط لموجات ذات أطوال مختلفة. ومع ذلك، تظهر التقديرات أن احتمالية حدوث موجات متطرفة في مثل هذا المخطط ضئيلة للغاية. هناك فرضية أخرى جديرة بالملاحظة تشير إلى إمكانية تركيز طاقة الأمواج في بعض هياكل التيار السطحي. ومع ذلك، فإن هذه الهياكل محددة جدًا بحيث لا يمكن لآلية تركيز الطاقة أن تفسر حدوث الموجات المتطرفة بشكل منهجي. يجب أن يعتمد التفسير الأكثر موثوقية لحدوث الموجات المتطرفة على الآليات الداخلية للموجات السطحية غير الخطية دون إشراك عوامل خارجية.

ومن المثير للاهتمام أن هذه الموجات يمكن أن تكون قمم وقيعان، وهو ما يؤكده شهود العيان. تتضمن الأبحاث الإضافية تأثيرات اللاخطية في موجات الرياح، والتي يمكن أن تؤدي إلى تكوين مجموعات صغيرة من الموجات (الحزم) أو الموجات الفردية (السولتونات) التي يمكنها السفر لمسافات طويلة دون تغيير بنيتها بشكل كبير. كما تمت ملاحظة حزم مماثلة عدة مرات في الممارسة العملية. السمات المميزة لهذه المجموعات من الموجات، التي تؤكد هذه النظرية، هي أنها تتحرك بشكل مستقل عن الموجات الأخرى ولها عرض صغير (أقل من 1 كم)، مع انخفاض حاد في الارتفاع عند الحواف.

ومع ذلك، لم يكن من الممكن بعد توضيح طبيعة الموجات الشاذة بشكل كامل.

إن الأمواج التي اعتدنا رؤيتها على سطح البحر تتشكل بشكل رئيسي تحت تأثير الرياح. ومع ذلك، يمكن أن تنشأ الموجات أيضًا لأسباب أخرى، تُسمى بعد ذلك؛

المد والجزر، يتشكل تحت تأثير قوى المد والجزر للقمر والشمس؛

ضغط الباريك، الذي يحدث أثناء التغيرات المفاجئة في الضغط الجوي؛

الزلزالية (تسونامي) التي تكونت نتيجة لزلزال أو ثوران بركاني؛

مشاكل السفينة التي تنشأ عندما تتحرك السفينة.

تسود موجات الرياح على سطح البحار والمحيطات. ليس للمد والجزر والزلازل والضغط وأمواج السفن تأثير كبير على ملاحة السفن في المحيط المفتوح، لذلك لن نتوقف عند وصفها. تعد موجات الرياح أحد عوامل الأرصاد الجوية الهيدرولوجية الرئيسية التي تحدد السلامة والكفاءة الاقتصادية للملاحة، حيث أن الموجة التي تصطدم بالسفينة تضربها وتهزها وتضرب جانبها وتغمر الأسطح والهياكل الفوقية وتقلل من السرعة. تخلق الحركة قوائم خطيرة، وتجعل من الصعب تحديد موقع السفينة وترهق الطاقم بشكل كبير. بالإضافة إلى فقدان السرعة، تتسبب الأمواج في انحراف السفينة وانحرافها عن المسار المحدد، وللمحافظة عليها، يلزم تغيير الدفة بشكل مستمر.

موجات الرياح هي عملية تكوين وتطور وانتشار الأمواج التي تسببها الرياح على سطح البحر. موجات الرياح لها ميزتان رئيسيتان. السمة الأولى هي عدم الانتظام: اضطراب في أحجام وأشكال الأمواج. موجة واحدة لا تكرر أخرى؛ قد تتبعها موجة صغيرة، أو ربما موجة أكبر؛ كل موجة فردية تغير شكلها بشكل مستمر. تتحرك قمم الأمواج ليس فقط في اتجاه الريح، ولكن أيضًا في اتجاهات أخرى. يتم تفسير هذا الهيكل المعقد لسطح البحر المضطرب من خلال الطبيعة الدوامة المضطربة للرياح التي تشكل الأمواج. السمة الثانية للموجات هي التقلب السريع لعناصرها في الزمان والمكان وترتبط أيضًا بالرياح. ومع ذلك، فإن حجم الأمواج لا يعتمد فقط على سرعة الرياح؛ بل إن مساحة وتكوين سطح الماء لهما أهمية كبيرة. ومن الناحية العملية، ليست هناك حاجة لمعرفة عناصر كل موجة على حدة أو كل اهتزاز موجة. ولذلك، فإن دراسة الموجات تتلخص في نهاية المطاف في تحديد الأنماط الإحصائية التي يتم التعبير عنها عدديا من خلال التبعيات بين عناصر الموجة والعوامل التي تحددها.

3.1.1. عناصر الموجة

العناصر المشتركة للموجات هي (الشكل 25):

القمة - أعلى نقطة في قمة الموجة؛

القاع هو أدنى نقطة في حوض الموجة؛

الارتفاع (ح) - تجاوز قمة الموجة؛

الطول (L) هو المسافة الأفقية بين قمتي حافتين متجاورتين على شكل موجة مرسوم في الاتجاه العام لانتشار الموجة؛

الفترة (t) - الفاصل الزمني بين مرور قمتي موجتين متجاورتين عبر خط رأسي ثابت؛ بمعنى آخر، هي الفترة الزمنية التي تقطع خلالها الموجة مسافة تساوي طولها؛

الميل (e) هو نسبة ارتفاع موجة معينة إلى طولها. يختلف انحدار الموجة عند نقاط مختلفة من شكل الموجة. يتم تحديد متوسط ​​​​انحدار الموجة بنسبة:

أرز. 25. العناصر الأساسية للموجات.

جبهة الموجة هي خط على سطح خشن، يمر على طول قمم قمة موجة معينة، والتي يتم تحديدها من خلال مجموعة من ملامح الموجة المرسومة بالتوازي مع الاتجاه العام لانتشار الموجة.

بالنسبة للملاحة، تعتبر عناصر الموجة مثل الارتفاع والفترة والطول والانحدار والاتجاه العام لحركة الموجة ذات أهمية كبيرة. تعتمد جميعها على معلمات تدفق الرياح (سرعة الرياح واتجاهها) وطولها (تسارعها) فوق البحر ومدة عملها.

اعتمادا على ظروف التكوين والانتشار، يمكن تقسيم موجات الرياح إلى أربعة أنواع.

الرياح - نظام من الأمواج يكون، في لحظة المراقبة، تحت تأثير الريح التي تسببها. عادة ما تتطابق أو تختلف اتجاهات انتشار موجات الرياح والرياح في المياه العميقة بما لا يزيد عن أربع نقاط (45 درجة).

تتميز موجات الرياح بحقيقة أن منحدرها المواجه للريح أكثر انحدارًا من المنحدر المواجه للريح، لذلك عادة ما تنهار قمم القمم، وتشكل الرغوة، أو حتى تمزقها الرياح القوية. عندما تدخل الأمواج المياه الضحلة وتقترب من الشاطئ، يمكن أن تختلف اتجاهات انتشار الأمواج والرياح بأكثر من 45 درجة.

الانتفاخ - موجات ناجمة عن الرياح تنتشر في منطقة تكوين الأمواج بعد أن تضعف الرياح و/أو تغير اتجاهها، أو موجات ناجمة عن الرياح تأتي من منطقة تكوين الأمواج إلى منطقة أخرى حيث تهب الرياح بسرعة مختلفة و/أو اتجاه مختلف. وتسمى حالة خاصة من الانتفاخ الذي ينتشر في غياب الرياح بالانتفاخ الميت.

مختلطة - موجات تتكون نتيجة تفاعل أمواج الرياح وانتفاخها.

تحول موجات الرياح - تغيرات في بنية موجات الرياح مع تغيرات في العمق. وفي هذه الحالة يتشوه شكل الأمواج، وتصبح أكثر انحداراً وأقصر، وعلى عمق ضحل لا يتجاوز ارتفاع الموجة، تنقلب قمم هذه الأخيرة وتتدمر الأمواج.

وتتميز موجات الرياح في مظهرها بأشكال مختلفة.

التموج هو الشكل الأولي لتطور موجة الرياح التي تحدث تحت تأثير الرياح الضعيفة؛ تشبه قمم الأمواج المقاييس عندما تموج.

الموجات ثلاثية الأبعاد هي مجموعة من الموجات التي يبلغ متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من متوسط ​​طول الموجة.

الموجات المنتظمة هي موجات يكون فيها شكل جميع الموجات وعناصرها متماثلة.

الحشد هو اضطراب فوضوي ينشأ نتيجة تفاعل الموجات التي تنتقل في اتجاهات مختلفة.

تسمى الأمواج المتكسرة فوق الضفاف أو الشعاب المرجانية أو الصخور بالقواطع. وتسمى الأمواج المتكسرة في المنطقة الساحلية الأمواج. على طول الشواطئ شديدة الانحدار وبالقرب من مرافق الموانئ، تأخذ الأمواج شكل موجة عكسية.

تنقسم الأمواج الموجودة على سطح البحر إلى حرة، عندما تتوقف القوة التي سببتها عن الفعل وتتحرك الأمواج بحرية، وإجبارية، عندما لا تتوقف القوة التي تسببت في تكوين الأمواج.

وبناءً على تباين عناصر الموجة مع مرور الوقت، فإنها تنقسم إلى موجات ثابتة، أي موجات الرياح، التي لا تتغير فيها الخصائص الإحصائية للموجات مع مرور الوقت، وموجات متطورة أو مخففة، والتي تتغير عناصرها مع مرور الوقت.

وفقًا لشكلها، تنقسم الموجات إلى ثنائية الأبعاد - مجموعة من الموجات التي متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من متوسط ​​طول الموجة، وثلاثية الأبعاد - مجموعة من الموجات التي متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من طول الموجة ، وانفرادي، ليس له سوى قمة على شكل قبة بدون نعل.

اعتمادًا على نسبة الطول الموجي إلى عمق البحر، تنقسم الأمواج إلى قصيرة، طولها أقل بكثير من عمق البحر، وطويلة، طولها أكبر من عمق البحر.

وفقا لطبيعة حركة الشكل الموجي، يمكن أن تكون متعدية، حيث توجد حركة مرئية للشكل الموجي، والوقوف - بدون حركة. بناءً على كيفية تواجد الموجات، يتم تقسيمها إلى سطحية وداخلية. تتشكل الموجات الداخلية على عمق أو آخر عند السطح البيني بين طبقات الماء ذات الكثافات المختلفة.

3.1.2. طرق حساب العناصر الموجية

تخلق الحركة الدورانية لجزيئات الماء الموجودة على التوالي، والتي يتم إزاحتها بزاوية الطور في اللحظة الأولى للحركة، مظهر الحركة الانتقالية: تتحرك الجزيئات الفردية في مدارات مغلقة، بينما يتحرك المظهر الجانبي للموجة بشكل انتقالي في اتجاه الريح. مكنت نظرية الموجة المدورة من إثبات بنية الموجات الفردية رياضيا وربط عناصرها ببعضها البعض. تم الحصول على الصيغ التي مكنت من حساب عناصر الموجة الفردية

تجدر الإشارة إلى أن نظرية الموجة المدورة صالحة فقط للموجات المنتظمة ثنائية الأبعاد، والتي يتم ملاحظتها في حالة موجات الرياح الحرة - المنتفخة. في موجات الرياح ثلاثية الأبعاد، لا تكون المسارات المدارية للجزيئات مدارات دائرية مغلقة، لأنه تحت تأثير الرياح، يحدث النقل الأفقي للمياه على سطح البحر في اتجاه انتشار الموجة.

لا تكشف النظرية المدورة لأمواج البحر عن عملية تطورها وتخفيفها، وكذلك آلية نقل الطاقة من الرياح إلى الموجة. وفي الوقت نفسه، يعد حل هذه المشكلات بدقة أمرًا ضروريًا للحصول على تبعيات موثوقة لحساب عناصر موجات الرياح.

ولذلك اتخذ تطور نظرية أمواج البحر طريق تطوير الروابط النظرية والعملية بين الرياح والأمواج، مع مراعاة تنوع أمواج الرياح البحرية الحقيقية والطبيعة غير المستقرة للظاهرة، أي مع مراعاة تداخلاتها. التنمية والتخفيف.

بشكل عام، يمكن التعبير عن صيغ حساب عناصر موجة الرياح كدالة لعدة متغيرات

ح، ر، L، C = و (ث، د ر، ح)،

حيث W هي سرعة الرياح؛ د - التسارع، ر - مدة عمل الرياح؛ ح - عمق البحر.

بالنسبة للمناطق البحرية الضحلة، يمكن استخدام التبعيات لحساب ارتفاع الموجة وطولها

أ = 0.0151 ح 0.342؛ ض = 0.104 ح 0.573 .

بالنسبة للمناطق البحرية المفتوحة، عناصر الأمواج احتمال ارتفاعها 5%، ومتوسط ​​الأطوال الموجية يتم حسابها حسب التبعيات:

ح = 0.45 ث 0.56 د 0.54 أ،

ل = 0.3lW 0.66 د 0.64 أ.

يتم حساب المعامل A باستخدام الصيغة

في معهد الدولة لعلوم المحيطات، بناءً على النظرية الإحصائية الطيفية للموجات، تم الحصول على اتصالات رسومية بين عناصر الموجة وسرعة الرياح ومدة عملها وطول تسارعها. ينبغي اعتبار هذه التبعيات هي الأكثر موثوقية، مما يعطي نتائج مقبولة، على أساسها تم إنشاء المخططات البيانية لحساب ارتفاع الأمواج في مركز الأرصاد الجوية الهيدرولوجية التابع لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (V.S. Krasyuk). ينقسم الرسم البياني (الشكل 26) إلى أربعة أرباع (I-IV) ويتكون من سلسلة من الرسوم البيانية مرتبة في تسلسل معين.

في الربع الأول (العد من الزاوية اليمنى السفلية) من الرسم البياني، يتم توفير شبكة درجات، كل قسم منها (أفقيًا) يتوافق مع درجة واحدة من خط الطول عند خط عرض معين (من 70 إلى 20 درجة شمالًا) للخرائط عند بمقياس 1:15 000000 إسقاطات مجسمة قطبية. شبكة الدرجات ضرورية لتحويل المسافة بين تساوي الضغط n ونصف قطر انحناء تساوي الضغط R، المقاسة على خرائط بمقياس مختلف، إلى مقياس 1:15 000000. في هذه الحالة، نحدد المسافة بين تساوي الأيزوبار n ونصف قطر انحناء الأيزوبار R بدرجات الزوال عند خط عرض معين. نصف قطر انحناء خط الأيزوبار R هو نصف قطر الدائرة التي يكون لجزء من خط الأيزوبار الذي يمر عبر النقطة التي يتم إجراء الحساب لها، أو بالقرب منها، أكبر اتصال. يتم تحديده باستخدام جهاز قياس عن طريق تحديده بحيث يتطابق القوس المرسوم من المركز الموجود مع قسم معين من خط الأيزوبار. بعد ذلك، على شبكة الدرجات، نرسم القيم المقاسة عند خط عرض معين، معبرًا عنها بدرجات خط الطول، وباستخدام البوصلة نحدد نصف قطر انحناء تساوي الضغط والمسافة بين تساوي الضغط بما يتوافق مع مقياس من 1:15,000,000.

أرز. 26. رسم بياني لحساب عناصر الموجة وسرعة الرياح من خرائط مجال الضغط السطحي، حيث يتم رسم خطوط الأيزوبار على فترات 5 ملي بار (أ) و 8 ملي بار (ب). 1 - الشتاء، 2 - الصيف.

يوجد في الربع الرابع منحنيات تتيح تحديد ارتفاع ما يسمى بالموجات الهامة (h 3H)، والتي لها احتمال 12.5%، بناءً على سرعة الرياح أو تسارعها أو مدة حركة الرياح.

إذا كان من الممكن، عند تحديد ارتفاع الموجة، ليس فقط استخدام البيانات المتعلقة بسرعة الرياح، ولكن أيضًا حول تسارع الرياح ومدتها، يتم إجراء الحساب باستخدام تسارع الرياح ومدتها (بالساعات). للقيام بذلك، من الربع الثالث من المخطط، نقوم بتخفيض العمودي ليس على منحنى التسارع، ولكن على منحنى مدة الرياح (6 أو 12 ساعة). ومن النتائج التي تم الحصول عليها (من حيث التسارع والمدة)، يتم أخذ القيمة الأصغر لارتفاع الموجة.

لا يمكن إجراء الحساب باستخدام الرسم البياني المقترح إلا لمناطق "أعماق البحار"، أي للمناطق التي لا يقل عمق البحر فيها عن نصف طول الموجة. عندما يتجاوز التسارع 500 كيلومتر أو تتجاوز مدة الرياح 12 ساعة، يتم استخدام اعتماد ارتفاع الأمواج على الرياح المقابلة لظروف المحيط (منحنى سميك في الربع الرابع).

وبالتالي، لتحديد ارتفاع الموجات عند نقطة معينة، من الضروري إجراء العمليات التالية:

أ) ابحث عن نصف قطر انحناء خط الأيزوبار R الذي يمر عبر نقطة معينة أو بالقرب منها (باستخدام البوصلة عن طريق التحديد). يتم تحديد نصف قطر انحناء الأيزوبار فقط في حالة الانحناء الإعصاري (في الأعاصير والأحواض) ويتم التعبير عنه بدرجات الزوال؛

ب) تحديد فرق الضغط n عن طريق قياس المسافة بين خطوط الأيزوبار المجاورة في منطقة النقطة المحددة؛

ج) باستخدام القيم الموجودة R و n، اعتمادًا على الوقت من السنة، نجد سرعة الرياح W؛

د) بمعرفة سرعة الرياح W وتسارعها D أو مدة الرياح (6 أو 12 ساعة) نجد ارتفاع الأمواج المعنوية (h 3H).

تم العثور على التسارع على النحو التالي. من كل نقطة يتم حساب ارتفاع الموجة لها، يتم رسم خط انسيابي في اتجاه الريح حتى يتغير اتجاهه بالنسبة إلى الاتجاه الأولي بزاوية 45 درجة أو يصل إلى الشاطئ أو حافة الجليد. سيكون هذا تقريبًا هو تسارع الريح أو مسارها الذي يجب أن تتشكل على طوله موجات تصل إلى نقطة معينة.

يتم تعريف مدة حركة الرياح على أنها الوقت الذي يبقى فيه اتجاه الرياح دون تغيير أو ينحرف عن الاتجاه الأصلي بما لا يزيد عن ±22.5 درجة.

وفقا للرسم البياني في الشكل. في الشكل 26 أ، يمكنك تحديد ارتفاع الموجة من خريطة مجال الضغط السطحي، والتي يتم رسم خطوط تساوي الضغط عليها خلال 5 ملي بار. إذا تم رسم خطوط الأيزوبار خلال 8 ملي بار، فإن المخطط البياني الموضح في الشكل. 26 ب.

يمكن حساب فترة الموجة وطولها من بيانات سرعة الرياح وارتفاع الموجة. ويمكن إجراء حساب تقريبي لفترة الموجة باستخدام الرسم البياني (الشكل 27)، الذي يوضح العلاقة بين الفترات وارتفاع موجات الرياح عند سرعات الرياح المختلفة (W). يتم تحديد طول الموجة حسب مدتها وعمق البحر عند نقطة معينة وفقًا للرسم البياني (الشكل 28).

يأخذ الناس العديد من الظواهر الطبيعية كأمر مسلم به. لقد اعتدنا على الصيف والخريف والشتاء والمطر والثلج والأمواج ولا نفكر في الأسباب. ومع ذلك، لماذا تتشكل الأمواج في البحر؟ لماذا تظهر التموجات على سطح الماء حتى في الهدوء التام؟

أصل

هناك عدة نظريات تشرح حدوث أمواج البحر والمحيطات. يتم تشكيلها بسبب:

• التغيرات في الضغط الجوي.
• المد والجزر؛
• الزلازل تحت الماء والانفجارات البركانية.
• تحركات السفن
• ريح شديدة.

لفهم آلية التكوين، عليك أن تتذكر أن الماء يتم تحريكه ويهتز بالقوة - نتيجة للتأثير الجسدي. عند لمسها بحصاة أو قارب أو يد، يتم تحريك الكتلة السائلة، مما يؤدي إلى اهتزازات متفاوتة القوة.

صفات

الأمواج هي أيضًا حركة الماء على سطح الخزان. وهي نتيجة لالتصاق جزيئات الهواء والسوائل. في البداية، يتسبب التعايش بين الماء والهواء في حدوث تموجات على سطح الماء، ومن ثم يتسبب في تحرك عمود الماء.

ويختلف الحجم والطول والقوة حسب قوة الرياح. أثناء العاصفة، ترتفع الأعمدة القوية 8 أمتار وتمتد بطول ربع كيلومتر تقريبًا.

في بعض الأحيان تكون القوة مدمرة لدرجة أنها تضرب الشريط الساحلي، وتقتلع المظلات وأماكن الاستحمام وغيرها من المباني الشاطئية، وتهدم كل شيء في طريقها. وهذا على الرغم من أن التذبذبات تتشكل على بعد عدة آلاف من الكيلومترات من الساحل.

يمكن تقسيم جميع الموجات إلى فئتين:

• رياح؛
• واقفاً.

رياح

الرياح، كما يوحي اسمها، تتشكل تحت تأثير الرياح. تجتاح هبوبها بشكل عرضي، وتضخ الماء وتجبره على التحرك. تدفع الرياح الكتلة السائلة إلى الأمام أمامها، لكن الجاذبية تبطئ العملية، وتدفعها إلى الخلف. تشبه الحركات على السطح الناتجة عن تأثير قوتين الصعود والهبوط. وتسمى قممها بالتلال، وتسمى قواعدها باطنها.

وبعد معرفة سبب تشكل الأمواج في البحر، يبقى السؤال مفتوحا: لماذا تقوم بحركات تذبذبية لأعلى ولأسفل؟ التفسير بسيط - تقلب الريح. يطير بسرعة وبشكل متهور، ثم يهدأ. يعتمد ارتفاع التلال وتكرار التذبذبات بشكل مباشر على قوتها وقوتها. إذا تجاوزت سرعة الحركة وقوة التيارات الهوائية المعدل الطبيعي، تنشأ عاصفة. سبب آخر هو الطاقة المتجددة.

طاقة متجددة

في بعض الأحيان يكون البحر هادئًا تمامًا، ولكن تتشكل الأمواج. لماذا؟ يعزو علماء المحيطات والجغرافيون هذه الظاهرة إلى الطاقة المتجددة. اهتزازات الماء هي مصدرها وطرق الحفاظ على طاقتها لفترة طويلة.

في الحياة يبدو شيء من هذا القبيل. تخلق الرياح قدرًا معينًا من الاهتزازات في المسطحات المائية. سوف تستمر طاقة هذه الاهتزازات لعدة ساعات. خلال هذه الفترة تغطي التكوينات السائلة مسافات تصل إلى عشرات الكيلومترات و"المستنقع" في المناطق التي يكون فيها الطقس مشمسا ولا توجد رياح ويكون المسطح المائي هادئا.

واقفاً

تنشأ الأمواج المستقرة أو المنفردة بسبب الهزات التي تحدث في قاع المحيط، وهي سمة من سمات الزلازل والانفجارات البركانية، وأيضًا بسبب التغير الحاد في الضغط الجوي.

وتسمى هذه الظاهرة seiche، والتي تترجم من الفرنسية باسم "التأرجح". تعتبر الشواطئ نموذجية للخلجان والخلجان وبعض البحار؛ فهي تشكل خطراً على الشواطئ والهياكل الموجودة في الشريط الساحلي والسفن الراسية على الرصيف والأشخاص الموجودين على متنها.

البناءة والمدمرة

التشكيلات التي تنتقل لمسافات طويلة دون أن يتغير شكلها أو تفقد طاقتها تصطدم بالشاطئ وتنكسر. علاوة على ذلك، فإن كل موجة لها تأثير مختلف على الشريط الساحلي. وإذا جرفت الشاطئ، فإنها تصنف على أنها بناءة.

تضرب موجة المياه المدمرة الساحل بقوة، وتدمره، وتغسل الرمال والحصى تدريجياً من شريط الشاطئ. وفي هذه الحالة تصنف الظاهرة الطبيعية على أنها مدمرة.

يأتي التدمير بقوى تدميرية مختلفة. وفي بعض الأحيان تكون قوية جدًا لدرجة أنها تؤدي إلى انهيار المنحدرات، وتقسيم المنحدرات، وفصل الصخور. مع مرور الوقت، حتى أصعب الصخور تتآكل. تم بناء أكبر منارة في أمريكا في كيب هاتيراس عام 1870. ومنذ ذلك الحين، تحرك البحر لمسافة 430 مترًا تقريبًا داخل الساحل، مما أدى إلى جرف الشريط الساحلي والشواطئ. هذه مجرد واحدة من عشرات الحقائق.

تسونامي هو نوع من التكوينات المائية المدمرة التي تتميز بقوة تدميرية كبيرة. وتصل سرعتها إلى 1000 كم/ساعة. وهذا أعلى من طائرة نفاثة. في العمق، يكون ارتفاع قمة تسونامي صغيرًا، ولكن بالقرب من الشاطئ يتباطأ، لكنه يزيد في الارتفاع إلى 20 مترًا.

في 80٪ من الحالات، تكون موجات تسونامي نتيجة للزلازل تحت الماء، في 20٪ المتبقية - الانفجارات البركانية والانهيارات الأرضية. نتيجة للزلازل، يتحرك القاع عموديا: جزء منه ينخفض، والجزء الآخر يرتفع بالتوازي. تتشكل اهتزازات متفاوتة القوة على سطح الخزان.

قتلة غير طبيعيين

تُعرف أيضًا باسم المتجولين والوحوش والشاذة والأكثر شيوعًا في المحيطات.

حتى قبل 30 إلى 40 عامًا، كانت قصص البحارة عن التقلبات الشاذة في المياه تعتبر خرافات، لأن روايات شهود العيان لم تتناسب مع النظريات والحسابات العلمية الحالية. يعتبر ارتفاع 21 مترًا هو الحد الأقصى لتقلبات المحيطات والبحر.

السبب الرئيسي لتكوين الأمواج هو هبوب الرياح فوق الماء. ولذلك فإن حجم الموجة يعتمد على قوة تأثيرها وزمن تأثيرها. بسبب الرياح، ترتفع جزيئات الماء إلى الأعلى، وأحيانا تنفصل عن السطح، ولكن بعد مرور بعض الوقت، تحت تأثير الجاذبية الطبيعية، فإنها تسقط حتما. قد يبدو من بعيد أن الموجة تتحرك للأمام، لكن في الواقع، إذا لم تكن هذه الموجة، بالطبع، تسونامي، (التسونامي له طبيعة مختلفة لحدوثه) فإنه يسقط ويرتفع فقط. فمثلاً، الطير البحري الذي هبط على سطح بحر هائج يتمايل في الأمواج، لكنه لا يتحرك من مكانه.

فقط بالقرب من الشاطئ، حيث لم يعد عميقًا، يتحرك الماء للأمام ويتدحرج على الشاطئ. بالمناسبة، يحدد البحارة ذوو الخبرة درجة خشونة البحر من خلال النظر إلى سلسلة التلال من القطرات المكسورة التي تشكل قمة على الموجة؛ إذا بدأت للتو في التشكل سلسلة من التلال والرغوة، فإن حالة البحر هي 3 نقاط.

أي نوع من موجة البحر يسمى الطفرة؟

يمكن أن توجد الأمواج في البحر حتى بدون الرياح، وهي موجات تسونامي ناجمة عن الكوارث الطبيعية مثل الانفجارات البركانية تحت الماء، والموجة التي يطلق عليها البحارة اسم "الاندفاع". تتشكل في البحر بعد عاصفة قوية، عندما تهدأ الرياح، ولكن بسبب الكتلة الكبيرة من الماء التي تحركها الرياح وظاهرة تسمى الرنين، تستمر الأمواج في التأرجح. تجدر الإشارة إلى أن مثل هذه الأمواج ليست أكثر أمانًا من العاصفة ويمكن أن تنقلب بسهولة سفينة أو قارب به بحارة عديمي الخبرة.

يتم إنشاء الأمواج بواسطة الرياح. تخلق العواصف رياحًا تؤثر على سطح الماء، مما يؤدي إلى حدوث تموجات، تمامًا مثل التموجات الموجودة في فنجان قهوتك بعد ركوب الأمواج عندما تنفخ عليه. يمكن رؤية الرياح نفسها على خرائط التنبؤات الجوية: وهي مناطق الضغط المنخفض. كلما زاد تركيزهم، كلما كانت الرياح أقوى. تتحرك الموجات الصغيرة (الشعرية) في البداية في الاتجاه الذي تهب فيه الرياح. كلما كانت الرياح أقوى وأطول، كلما زاد تأثيرها على سطح الماء. مع مرور الوقت، تبدأ الأمواج في الزيادة في الحجم. ومع استمرار هبوب الرياح واستمرار تأثر الأمواج التي تولدها بها، تبدأ الأمواج الصغيرة في النمو. تأثير الرياح عليها أكبر من تأثيرها على سطح الماء الهادئ. ويعتمد حجم الموجة على سرعة الرياح التي تشكلها. فالرياح التي تهب بسرعة ثابتة معينة ستكون قادرة على توليد موجة بحجم معين. وبمجرد أن تصل الموجة إلى أقصى حجم ممكن لريح معينة، تصبح "مكتملة التكوين". الموجات المتولدة لها سرعات وفترات موجية مختلفة. (راجع القسم الخاص بمصطلحات الموجة لمزيد من التفاصيل.) تنتقل الموجات طويلة المدى بشكل أسرع وتسافر لمسافات أطول من نظيراتها الأبطأ. وعندما تبتعد عن مصدر الريح (الانتشار)، تشكل الأمواج خطوطًا من الأمواج (تنتفخ)، والتي تتدحرج حتمًا إلى الشاطئ. ربما تكون على دراية بمفهوم "مجموعة الموجات"! تسمى الأمواج التي لم تعد تتأثر بالرياح التي ولدتها بالآبار الأرضية. هذا هو بالضبط ما يبحث عنه راكبو الأمواج! ما الذي يؤثر على حجم الأمواج (الانتفاخ)؟هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على حجم الأمواج في البحر المفتوح: سرعة الرياح - كلما زادت كلما كانت الموجة أكبر. مدة الريح مشابهة للتي سبقتها. الجلب (الجلب، "منطقة التغطية") - مرة أخرى، كلما زادت مساحة التغطية، زاد حجم الموجة. وبمجرد أن تتوقف الرياح عن التأثير عليها، تبدأ الأمواج في فقدان طاقتها. سوف يتحركون حتى تمتص نتوءات قاع البحر أو العوائق الأخرى في طريقهم (جزيرة كبيرة، على سبيل المثال) كل الطاقة. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على حجم الموجة في موقع تصفح معين. فيما بينها:اتجاه الأمواج (الانتفاخ) - هل سيسمح للانتفاخ بالوصول إلى المكان الذي نحتاجه؟ قاع المحيط - انتفاخ ينتقل من أعماق المحيط إلى الشعاب المرجانية ويشكل أمواجًا كبيرة بداخلها براميل. ستؤدي الحافة الطويلة الضحلة الممتدة نحو الشاطئ إلى إبطاء الأمواج وستفقد طاقتها. المد والجزر - بعض الألعاب الرياضية تعتمد عليه بشكل كامل. اكتشف المزيد في القسم الخاص بكيفية ظهور أفضل الموجات