Laine(Laine, laine, meri) - moodustub vedeliku ja õhuosakeste adhesiooni tõttu; üle sileda veepinna libisedes tekitab õhk algul lainetust ja alles siis mõjub selle kaldpindadele, arendades järk-järgult veemassi erutust. Kogemused on näidanud, et veeosakesed ei oma translatsioonilist liikumist; liigub ainult vertikaalselt. Merelained on vee liikumine merepinnal, mis toimub korrapäraste ajavahemike järel.

Laine kõrgeimat punkti nimetatakse hari või laine tipp ja madalaim punkt - tald. Kõrgus laine on kaugus harjast tallani ja pikkus on kahe harja või talla vaheline kaugus. Kahe harja või talla vahelist aega nimetatakse periood lained.

Esinemise peamised põhjused

Keskmiselt ulatub laine kõrgus ookeanis tormi ajal 7-8 meetrini, tavaliselt võib see venida pikkuseks - kuni 150 meetrit ja tormi ajal kuni 250 meetrit.

Enamasti tekivad merelained tuule mõjul.Selliste lainete tugevus ja suurus sõltuvad tuule tugevusest, aga ka selle kestusest ja "kiirendusest" – teekonna pikkusest, millel tuul veele mõjub. pinnale. Mõnikord võivad rannikul murduvad lained pärineda rannikust tuhandete kilomeetrite kaugusel. Kuid merelainete tekkimisel on palju muid tegureid: need on Kuu, Päikese loodet tekitavad jõud, atmosfäärirõhu kõikumised, veealuste vulkaanide pursked, veealused maavärinad ja laevade liikumine.

Teistes veeruumides täheldatud lained võivad olla kahte tüüpi:

1) tuul, tuule poolt tekitatud, tuule toime lakkamine, püsiv iseloom ja mida nimetatakse püsilaineteks ehk paisutamiseks; Tuulelained tekivad tuule mõjul (õhumasside liikumisel) veepinnale ehk süstimisel. Lainete võnkeliikumise põhjus saab kergesti mõistetavaks, kui märgata sama tuule mõju nisupõllu pinnal. Selgelt on näha laineid tekitavate tuulevoogude ebaühtlust.

2) Nihkumise lained, ehk seisulained, tekivad tugevate löökide tagajärjel põhjas maavärinate ajal või erutuvad näiteks atmosfäärirõhu järsust muutusest. Neid laineid nimetatakse ka üksiklaineteks.

Erinevalt loodetest, tõustest ja hoovustest ei liiguta lained veemassi. Lained tulevad, aga vesi jääb sinna, kus ta on. Lainetel õõtsuv paat ei uju lainega kaasa. See suudab kaldega veidi liikuda, ainult tänu Maa gravitatsioonijõule. Laines olevad veeosakesed liiguvad mööda rõngaid. Mida kaugemal need rõngad pinnast on, seda väiksemaks nad muutuvad ja lõpuks kaovad. Olles allveelaevas 70-80 meetri sügavusel, ei tunne merelainete mõju isegi kõige tugevama tormi ajal pinnal.

Merelainete tüübid

Lained võivad liikuda pikki vahemaid ilma kuju muutmata ja energiat vähe kaotamata või üldse mitte kaua pärast seda, kui neid põhjustanud tuul on vaibunud. Kaldale murdudes vabastavad merelained tohutult rännakul kogunenud energiat. Pidevalt murduvate lainete jõud muudab kalda kuju erinevalt. Ülevoolavad ja rulluvad lained uhuvad kallast ja seetõttu kutsutakse neid konstruktiivne. Rannikule löövad lained hävitavad selle järk-järgult ja uhuvad minema seda kaitsvad rannad. Seetõttu nimetatakse neid hävitav.

Madalaid, laiu, ümaraid laineid kaldast eemale nimetatakse paisutamiseks. Lained panevad veeosakesed kirjeldama ringe, rõngaid. Rõngaste suurus väheneb sügavusega. Kui laine läheneb kaldus kaldale, kirjeldavad selles olevad veeosakesed üha rohkem lamedaid ovaaale. Kaldale lähenedes ei suuda merelained enam oma ovaale sulgeda ja laine murdub. Madalas vees ei suuda veeosakesed enam oma ovaali sulgeda ja laine katkeb. Neemed moodustuvad kõvemast kivist ja hävivad aeglasemalt kui naaberranniku osad. Järsud kõrged merelained õõnestavad põhjas olevaid kiviseid kaljusid, moodustades nišše. Mõnikord varisevad kaljud kokku. Mere poolt hävitatud kividest on alles vaid lainete poolt silutud terrass. Mõnikord tõuseb vesi mööda kivis olevaid vertikaalseid pragusid ülespoole ja murdub pinnale, moodustades lehtri. Lainete hävitav jõud laiendab kivis olevaid pragusid, moodustades koopaid. Kui lained õõnestavad kivi kahest küljest, kuni nad ühinevad pilusse, tekivad kaared. Kui kaare tipp merre langeb, jäävad kivisambad alles. Nende alused on õõnestatud ja sambad varisevad kokku, moodustades rändrahne. Rannas olevad kivikesed ja liiv on erosiooni tagajärg.

Hävitavad lained uhuvad järk-järgult rannikut minema ning kannavad mererandadest liiva ja kivikesi. Viies nõlvadele ja kaljudele kogu nende vee ja uhutud materjali raskuse, hävitavad lained nende pinna. Nad sunnivad vett ja õhku igasse pragusse, igasse pragusse, sageli plahvatuse energiaga, järk-järgult eraldades ja nõrgendades kive. Edasiseks hävitamiseks kasutatakse murdunud kivimitükke. Ka kõige kõvemad kivid hävivad järk-järgult ja lainete mõjul muutub maa rannikul. Lained võivad mereranda hämmastava kiirusega hävitada. Inglismaal Lincolnshire'is edeneb erosioon (hävimine) kiirusega 2 m aastas. Alates 1870. aastast, mil Hatterase neemele ehitati USA suurim tuletorn, on meri uhtunud randu 426 m sisemaale.

Tsunami

Tsunami Need on tohutu hävitava jõu lained. Neid põhjustavad veealused maavärinad või vulkaanipursked ning need võivad ületada ookeane kiiremini kui reaktiivlennuk: 1000 km/h. Sügavates vetes võivad nad olla alla ühe meetri, kuid kaldale lähenedes aeglustavad nad oma jooksu ja kasvavad kuni 30-50 meetri pikkuseks enne kokkuvarisemist, ujutades kalda üle ja pühkides minema kõik, mis nende teele jääb. 90% kõigist registreeritud tsunamidest leiab aset Vaikses ookeanis.

Kõige levinumad põhjused.

Umbes 80% tsunamipõlvkondadest on veealused maavärinad. Vee all toimuva maavärina ajal toimub põhja vastastikune nihkumine piki vertikaali: osa põhjast langeb ja osa tõuseb. Veepinnal toimuvad võnkuvad liikumised piki vertikaali, mis üritavad naasta algtasemele – keskmisele merepinnale – ja tekitavad rea laineid. Mitte iga veealuse maavärinaga ei kaasne tsunami. Tsunamigeenne (st tsunamilaine tekitav) on tavaliselt madala allikaga maavärin. Maavärina tsunamigeensuse äratundmise probleem pole veel lahendatud ning hoiatusteenistused juhinduvad maavärina tugevuse suurusest. Kõige tugevamad tsunamid tekivad subduktsioonitsoonides. Samuti on vajalik, et veealune tõuge resonantsi lainete võnkumistega.

Maalihked. Seda tüüpi tsunamisid esineb sagedamini kui 20. sajandil arvati (umbes 7% kõigist tsunamidest). Sageli põhjustab maavärin maalihke ja see tekitab ka laine. 9. juulil 1958 toimus Alaskal maavärina tagajärjel maalihe Lituya lahes. 1100 m kõrguselt varises kokku jää ja maismaa kivimite mass.Tekkis laine, mis ulatus üle 524 m kõrgusele lahe vastaskaldal.Sellised juhtumid on üsna haruldased ja neid ei peeta normiks. Kuid palju sagedamini tekivad jõedeltades veealused maalihked, mis pole vähem ohtlikud. Maavärin võib põhjustada maalihke ja näiteks Indoneesias, kus šelfide settimine on väga suur, on maalihketsunamid eriti ohtlikud, kuna need esinevad regulaarselt, põhjustades lokaalseid üle 20 meetri kõrguseid laineid.

Vulkaanipursked moodustavad ligikaudu 5% kõigist tsunamisündmustest. Suurtel veealustel pursetel on sama mõju kui maavärinatel. Tugevate vulkaaniplahvatuste korral ei ole plahvatusest tingitud ainult lained, vaid vesi täidab ka pursanud materjalist või isegi kaldeerast tekkinud õõnsused, mille tulemuseks on pikk laine. Klassikaline näide on tsunami, mis tekkis pärast Krakatoa purset 1883. aastal. Krakatau vulkaani hiiglaslikke tsunamisid täheldati maailma sadamates ja need hävitasid kokku üle 5000 laeva, hukkus umbes 36 000 inimest.

Tsunami märgid.

• äkiline kiire vee väljatõmbamine kaldalt märkimisväärse vahemaa jooksul ja põhja kuivamine. Mida kaugemale meri taandub, seda kõrgemaks võivad tõusta tsunamilained. Inimesed, kes on kaldal ja ei tea oht, võib jääda uudishimust või kalade ja karpide kogumiseks. Sel juhul tuleb rannikult võimalikult kiiresti lahkuda ja sealt maksimaalselt eemalduda – seda reeglit tuleks järgida näiteks Jaapanis India ookeani rannikul Indoneesias Kamtšatkal. Teletsunami puhul läheneb laine tavaliselt ilma, et vesi taanduks.
• Maavärin. Maavärina epitsenter asub tavaliselt ookeanis. Rannikul on maavärin tavaliselt palju nõrgem ja sageli pole seda üldse. Tsunamiohtlikes piirkondades kehtib reegel, et kui maavärinat on tunda, on parem liikuda rannikust kaugemale ja samal ajal ronida mäkke, valmistudes sellega eelnevalt laine saabumiseks.
• ebatavaline triiv jää ja muud ujuvad objektid, pragude teke kiirjäässe.
• Tohutud tagaküljed liikumatu jää ja riffide servades, rahvahulkade, hoovuste teke.

tapja lained

tapja lained(Rändlained, koletislained, friiklaine – anomaalne laine) – ookeanis kerkivad hiiglaslikud lained, mille kõrgus on üle 30 meetri, käitub merelainetele ebatavaliselt.

Veel 10-15 aastat tagasi pidasid teadlased meremeeste jutte eikusagilt tekkivatest hiiglaslikest tapjalainetest, mis uputavad laevu, vaid merefolklooriks. Kaua aega rändavad lained peeti väljamõeldisteks, kuna need ei mahtunud mitte ühtegi tol ajal eksisteerinud matemaatilise mudeliga toimumise ja nende käitumise arvutamiseks, sest üle 21 meetri kõrgusi laineid planeedi Maa ookeanides ei saa eksisteerida.

Üks esimesi koletislaine kirjeldusi pärineb 1826. aastast. Selle kõrgus oli üle 25 meetri ja seda märgati Atlandi ookeanis Biskaia lahe lähedal. Keegi ei uskunud seda sõnumit. Ja 1840. aastal julges navigaator Dumont d'Urville esineda Prantsuse Geograafia Seltsi koosolekul ja kuulutada, et on oma silmaga näinud 35-meetrist lainet. Kohalviibijad naersid tema üle. Kuid jutud tohututest kummituslainetest, mis ilmusid äkitselt keset ookeani isegi väikese tormiga ja nende järsus meenutas õhukesi veeseinu, seda muutus üha enam.

Ajaloolised tõendid "tapjalainete" kohta

Nii sattus USS Ramapo 1933. aastal Vaikses ookeanis tormi. Seitse päeva paiskus laev üle lainete. Ja 7. veebruari hommikul hiilis ootamatult selja tagant üles uskumatu kõrgusega võll. Algul visati laev sügavasse kuristikku ja seejärel tõsteti peaaegu vertikaalselt vahutavale veemäele. Meeskond, kellel oli õnne ellu jääda, registreeris lainekõrguseks 34 meetrit. Ta liikus kiirusega 23 m/s ehk 85 km/h. Seni peetakse seda kõrgeimaks petturaineks, mida eales mõõdetud.

Teise maailmasõja ajal, 1942. aastal, viis liinilaev Queen Mary New Yorgist Suurbritanniasse 16 000 Ameerika sõdurit (muide ühel laeval veetud inimeste arvu rekord). Järsku tekkis 28-meetrine laine. "Ülemine tekk oli oma tavapärasel kõrgusel ja järsku – üks kord! – kukkus ta järsult alla," meenutas õnnetul laeval viibinud doktor Norval Carter. Laev kaldus 53 kraadise nurga all – kui nurk oleks olnud vähemalt kolm kraadi suurem, oleks surm olnud vältimatu. "Queen Mary" lugu pani aluse Hollywoodi filmile "Poseidon".

1. jaanuaril 1995 registreeriti aga esmakordselt Dropneri naftaplatvormil Põhjameres Norra ranniku lähedal 25,6 meetri kõrgune laine, mida nimetatakse Dropneri laineks. Projekt "Maksimaalne laine" võimaldas heita uue pilgu konteinereid ja muud olulist lasti vedanud kuivlastilaevade hukkumise põhjustele. Edasised uuringud registreerisid kolme nädala jooksul üle maakera üle 10 üksiku hiidlaine, mille kõrgus ületas 20 meetrit. Uus projekt sai nimeks Wave Atlas (lainete atlas), mis näeb ette vaadeldud koletislainete maailmakaardi koostamist ning selle hilisemat töötlemist ja lisamist.

Põhjused

Äärmuslainete põhjuste kohta on mitmeid hüpoteese. Paljudel neist puudub terve mõistus. Lihtsamad seletused põhinevad erineva pikkusega lainete lihtsa superpositsiooni analüüsil. Hinnangud näitavad aga, et ekstreemlainete tõenäosus sellise skeemi puhul osutub liiga väikeseks. Veel üks tähelepanuväärne hüpotees viitab võimalusele fookustada laineenergiat teatud pinnavoolude struktuurides. Need struktuurid on aga energia fokuseerimise mehhanismi jaoks liiga spetsiifilised, et seletada äärmuslike lainete süstemaatilist esinemist. Kõige usaldusväärsem seletus äärmuslike lainete esinemisele peaks põhinema mittelineaarsete pinnalainete sisemistel mehhanismidel ilma väliseid tegureid kaasamata.

Huvitaval kombel võivad sellised lained olla nii harjad kui ka lohud, mida kinnitavad pealtnägijad. Edasised uuringud hõlmavad tuulelainete mittelineaarsuse mõju, mis võib viia väikeste lainerühmade (pakettide) või üksikute lainete (solitonide) moodustumiseni, mis võivad läbida pikki vahemaid, ilma et nende struktuur oluliselt muutuks. Sarnaseid pakette on praktikas ka korduvalt täheldatud. Selliste lainerühmade iseloomulikud tunnused, mis kinnitavad seda teooriat, on see, et nad liiguvad teistest lainetest sõltumatult ja on väikese laiusega (alla 1 km), mille kõrgused servades järsult langevad.

Anomaalsete lainete olemust pole aga veel suudetud täielikult välja selgitada.

Lained, mida oleme harjunud merepinnal nägema, tekivad peamiselt tuule toimel. Kuid lained võivad tekkida ka muudel põhjustel, siis neid nimetatakse;

Loode-, mõõn, moodustub Kuu ja Päikese loodete moodustavate jõudude toimel;

Baric, mis tuleneb äkilistest atmosfäärirõhu muutustest;

seismiline (tsunami), mis tuleneb maavärinast või vulkaanipurskest;

Laevad, mis tulenevad laeva liikumisest.

Merede ja ookeanide pinnal on valdavalt tuulelained. Loode-, seismilised, barika- ja laevalained avaookeanil laevade navigeerimisele olulist mõju ei avalda, mistõttu me nende kirjeldamisel pikemalt ei peatu. Tuulelained on üks peamisi navigeerimise ohutust ja majanduslikku efektiivsust määravaid hüdrometeoroloogilisi tegureid, kuna laevale otsa sõitnud laine langeb sellele, kõigub, põrkab vastu külge, ujutab üle tekid ja tekiehitised ning vähendab kiirust. Pingutus tekitab ohtlikke veere, raskendab aluse asukoha määramist ja kurnab meeskonda oluliselt. Lisaks kiiruse vähenemisele põhjustab laine aluse kaldumist ja kõrvalekaldumist antud kursilt ning selle hoidmiseks on vaja pidevat rooli nihutamist.

Tuulelained on tuulest põhjustatud lainete moodustumise, arenemise ja levimise protsess merepinnal. Tuulelainetel on kaks peamist tunnust. Esimene tunnus on ebakorrapärasus: lainete suuruse ja kuju rikkumine. Üks laine ei korda teist, suurele võib järgneda väike ja võib-olla isegi suurem; iga üksik laine muudab pidevalt oma kuju. Laineharjad ei liigu mitte ainult tuule suunas, vaid ka teistes suundades. Sellist häiritud merepinna keerulist struktuuri seletatakse laineid moodustava tuule pöörisliku ja turbulentse olemusega. Laine teiseks tunnuseks on selle elementide kiire muutlikkus ajas ja ruumis ning seostub ka tuulega. Lainete suurus ei sõltu aga ainult tuule kiirusest, olulised on selle toime kestus, veepinna pindala ja konfiguratsioon. Praktika seisukohalt ei ole vaja teada iga üksiku laine ega iga lainevõnkumise elemente. Seetõttu taandub lainete uurimine lõppkokkuvõttes statistiliste mustrite tuvastamisele, mida väljendatakse numbriliselt lainete elementide ja neid määravate tegurite vaheliste sõltuvustega.

3.1.1. Laineelemendid

Lainete tavalised elemendid on (joonis 25):

Top – laineharja kõrgeim punkt;

Tald – laineõõne madalaim punkt;

Kõrgus (h) - laine tipu ületamine;

Pikkus (L) on horisontaalne kaugus kahe kõrvuti asetseva harja tipu vahel laineprofiilil, mis on tõmmatud laine levimise üldises suunas;

Periood (t) - ajavahemik kahe külgneva laine tipu läbimise vahel fikseeritud vertikaali kaudu; teisisõnu, see on ajavahemik, mille jooksul laine läbib selle pikkusega võrdse vahemaa;

Järsus (e) - antud laine kõrguse ja selle pikkuse suhe. Laine järsus laineprofiili erinevates punktides on erinev. Laine keskmine järsus määratakse suhtega:

Riis. 25. Lainete põhielemendid.

Lainefront - joon konarliku pinna plaanil, mis kulgeb mööda antud laine harja tippe, mis on määratud laineprofiilide komplektiga, mis on tõmmatud paralleelselt laine levimise üldise suunaga.

Navigeerimisel on suurima tähtsusega sellised lainete elemendid nagu kõrgus, periood, pikkus, järsus ja üldine laine liikumise suund. Kõik need sõltuvad tuulevoolu parameetritest (tuule kiirus ja suund), selle pikkusest (kiirendusest) mere kohal ja toime kestusest.

Sõltuvalt tekke- ja levimistingimustest võib tuulelained jagada nelja liiki.

Tuul - lainete süsteem, mis on vaatluse ajal selle tuule mõjul, millega see on põhjustatud. Tuulelainete ja tuule levimissuunad sügavas vees langevad tavaliselt kokku või erinevad mitte rohkem kui nelja punkti (45°) võrra.

Tuulelaineid iseloomustab see, et nende kalle on järsem kui tuulepoolne, mistõttu harjade tipud vajuvad tavaliselt kokku, moodustades vahtu või murduvad tugeva tuulega isegi ära. Kui lained sisenevad madalasse vette ja lähenevad kaldale, võivad lainetuse ja tuule leviku suunad erineda rohkem kui 45°.

paisumine - tuulest põhjustatud lained, mis levivad lainete tekkepiirkonnas pärast tuule nõrgenemist ja/või suuna muutmist või tuule põhjustatud lained, mis tulevad lainetekke piirkonnast teise piirkonda, kus tuul puhub erineva kiiruse ja/või suunaga. . Tuule puudumisel leviva paisumise erijuhtu nimetatakse surnud paisumiseks.

Segatud – erutus, mis tuleneb tuulelainete ja lainetuse koosmõjust.

Tuulelainete transformatsioon – tuulelainete struktuuri muutus koos sügavuse muutumisega. Sel juhul on lainete kuju moonutatud, need muutuvad järsemaks ja lühemaks ning madalal sügavusel, mis ei ületa laine kõrgust, lähevad viimaste harjad ümber ja lained hävivad.

Oma välimuselt iseloomustavad tuulelaineid erinevad vormid.

Ripples - tuulelainete esialgne arenguvorm, mis tekib nõrga tuule mõjul; lainetusega lainete harjad meenutavad soomuseid.

Kolmemõõtmeline põnevus - lainete kogum, mille hari keskmine pikkus on mitu korda suurem kui keskmine lainepikkus.

Regulaarne laine - laine, milles kõigi lainete vorm ja elemendid on samad.

Rahvas – eri suundades kulgevate lainete vastasmõjust tekkiv kaootiline põnevus.

Laineid, mis murduvad üle kallaste, riffide või kivide, nimetatakse murdjateks. Rannikuvööndis murduvaid laineid nimetatakse surfiks. Järskudel rannikul ja sadamarajatistes on surfamisel vastupidine rike.

Mere pinnal olevad lained jagunevad vabadeks, kui neid põhjustanud jõud lakkab toimimast ja lained liiguvad vabalt, ja sunnitud, kui lainete teket põhjustanud jõu mõju ei peatu.

Laineelementide ajas varieeruvuse järgi jaotatakse need püsilaineteks ehk tuulelaineteks, milles lainete statistilised omadused ajas ei muutu, ja arenevateks ehk sumbuvateks – ajas muutuvateks nende elementideks.

Lainekuju järgi jagunevad need kahemõõtmelisteks - lainete kogumiks, mille harja keskmine pikkus on mitu korda suurem keskmisest lainepikkusest, kolmemõõtmelisteks - lainete kogumiks, harja keskmine pikkus. mille lainepikkus on mitu korda suurem ja üksildane, millel on ainult kuplikujuline hari ilma tallata.

Sõltuvalt lainepikkuse ja mere sügavuse suhtest jagatakse lained lühikesteks, mille pikkus on palju väiksem kui mere sügavus, ja pikkadeks laineteks, mille pikkus on suurem kui mere sügavus. meri.

Lainekuju liikumise olemuse järgi on need translatsioonilised, mille puhul on lainekuju nähtav liikumine, ja seisvad – liikumist ei ole. Vastavalt sellele, kuidas lained paiknevad, jagunevad need pinna- ja sisemisteks. Sisemised lained tekivad ühel või teisel sügavusel erineva tihedusega veekihtide piirpinnal.

3.1.2. Laineelementide arvutamise meetodid

Liikumise algmomendil faasinurga võrra nihutatud järjestikuste veeosakeste pöörlev liikumine loob translatsioonilise liikumise mulje: üksikud osakesed liiguvad suletud orbiitidel, samas kui laineprofiil liigub translatsiooniliselt tuule suunas. Lainete trohhoidne teooria võimaldas üksikute lainete struktuuri matemaatiliselt põhjendada ja nende elemente omavahel siduda. Saadi valemid, mis võimaldavad arvutada lainete üksikuid elemente

Tuleb märkida, et lainete trohhoidne teooria kehtib ainult tavaliste kahemõõtmeliste lainete puhul, mida vaadeldakse vabade tuulelainete - paisumise korral. Kolmemõõtmeliste tuulelainete puhul ei ole osakeste orbiidirajad suletud ringikujulised orbiidid, kuna tuule mõjul toimub vee horisontaalne ülekandumine merepinnal laine levimise suunas.

Merelainete trohhoidne teooria ei paljasta nende kujunemise ja sumbumise protsessi, samuti tuulest lainele energia ülekandumise mehhanismi. Vahepeal on just nende küsimuste lahendamine vajalik, et saada usaldusväärseid sõltuvusi tuulelainete elementide arvutamiseks.

Seetõttu kulges merelainete teooria väljatöötamine tuule ja lainete teoreetiliste ja empiiriliste seoste arendamise teed, võttes arvesse reaalsete meretuule lainete mitmekesisust ja nähtuse mittestatsionaarsust, st võttes arvesse nende arengut. ja sumbumine.

Üldiselt saab tuulelainete elementide arvutamise valemeid väljendada mitme muutuja funktsioonina

H, t, L, C \u003d f (W, D t, H),

Kus W - tuule kiirus; D - kiirendus, t - tuule toime kestus; H on mere sügavus.

Mere madalaveeliste alade puhul saate kõrguse ja lainepikkuse arvutamiseks kasutada sõltuvusi

A = 0,0151H 0,342; z = 0,104 H 0,573.

Mere avatud aladel arvutatakse lainete elemendid, mille kõrgus on 5%, ja lainepikkuste keskmised väärtused arvutatakse sõltuvuste järgi:

K = 0,45 W 0,56 D 0,54 A,

L \u003d 0,3lW 0,66 D 0,64 A.

Koefitsient A arvutatakse valemiga

Riiklikus Okeanograafiainstituudis saadi lainete spektraalstatistilise teooria alusel graafilised seosed laineelementide ja tuule kiiruse, selle toime kestuse ja kiirenduse pikkuse vahel. Neid sõltuvusi tuleks pidada kõige usaldusväärsemateks, mis annavad vastuvõetavaid tulemusi, mille põhjal koostati NSV Liidu Hüdrometeoroloogiakeskuses (V.S. Krasyuk) nomogrammid lainete kõrguse arvutamiseks. Nomogramm (joonis 26) on jagatud neljaks kvadrandiks (I-IV) ja koosneb teatud järjestuses järjestatud graafikutest.

Nomogrammi I kvadrandis (loendatuna paremast alumisest nurgast) on antud kraadide ruudustik, mille iga jaotus (horisontaalselt) vastab 1 ° meridiaanile antud laiuskraadil (70 kuni 20 ° N) mõõtkava kaartide jaoks. 1:15 000000 polaarstereograafilist projektsiooni. Kraadiruudustikku on vaja, et teisendada isobaaride n vahekaugus ja isobaaride R kõverusraadius, mis on mõõdetud erineva mõõtkavaga kaartidel, mõõtkavaks 1:15 000000. Sel juhul määrame isobaaride vahelise kauguse n ja isobaaride R kõverusraadius meridiaani kraadides antud laiuskraadil. Isobari kõverusraadius R on selle ringi raadius, millega isobaari lõik, mis läbib arvutuspunkti, või selle lähedal on suurim kontakt. See määratakse mõõturi abil valiku teel selliselt, et leitud tsentrist tõmmatud kaar langeb kokku antud isobaari lõiguga. Seejärel joonistame kraadide ruudustikule mõõdetud väärtused antud laiuskraadil, väljendatuna meridiaani kraadides, ja kompassi lahendusega määrame isobaaride kõverusraadiuse ja isobaaride vahelise kauguse, mis vastab skaalal 1: 15 000 000.

Riis. Joonis 26. Nomogramm lainete ja tuule kiiruse elementide arvutamiseks pinnarõhuvälja kaartidelt, kus isobaarid on joonistatud intervalliga 5 mbar (a) ja 8 mbar (b). 1 - talv, 2 - suvi.

IV kvadrandis on kõverad, mis võimaldavad tuule kiiruse, tuule kiirenduse või kestuse järgi määrata nn oluliste lainete kõrgust (h 3H) 12,5% tõenäosusega.

Kui lainete kõrguse määramisel on võimalik kasutada lisaks tuule kiiruse, vaid ka tuule kiirenduse ja kestuse andmeid, tehakse arvutus tuule kiirenduse ja kestuse (tundides) alusel. . Selleks alandame nomogrammi III kvadrandist risti mitte kiirenduskõvera, vaid tuule mõju kestuse kõvera (6 või 12 tundi). Saadud tulemustest (kiirendus ja kestus) võetakse lainekõrguse väiksem väärtus.

Kavandatud nomogrammi abil saab arvutada ainult "süvamere" piirkondade jaoks, see tähendab piirkondade jaoks, kus mere sügavus ei ole väiksem kui pool lainepikkusest. Kiirendusel üle 500 km või tuule kestusega üle 12 h kasutatakse lainekõrguste sõltuvust tuulest, mis vastab ookeanitingimustele (IV kvadrandis paksenenud kõver).

Seega on lainete kõrguse määramiseks antud punktis vaja teha järgmised toimingud:

A) leidke antud punkti läbiva või selle lähedal asuva isobari R kõverusraadius (kasutades kompassi valiku teel). Isobaride kõverusraadius määratakse ainult tsüklonaalse kõveruse korral (tsüklonites ja lohkudes) ning seda väljendatakse meridiaani kraadides;

B) määrake rõhu erinevus n, mõõtes valitud punkti piirkonnas külgnevate isobaaride vahelist kaugust;

C) vastavalt leitud väärtustele R ja n, olenevalt aastaajast, leiame tuule kiiruse W;

D) teades tuule kiirust W ja kiirendust D või tuule kestust (6 või 12 tundi), leiame oluliste lainete kõrguse (h 3H).

Kiirendus on järgmine. Igast punktist, mille jaoks lainekõrgust arvutatakse, tõmmatakse voolujoon vastutuule suunas, kuni selle suund muutub esialgse suhtes 45° nurga võrra või jõuab rannikule või jääservani. Ligikaudu on see tuule kiirendus või teekond, mille jooksul peaks moodustuma (antud punkti saabuvad lained.

Tuule toime kestus on defineeritud kui aeg, mille jooksul tuule suund ei muutu või erineb algsest mitte rohkem kui ± 22,5 °.

Vastavalt nomogrammile joonisel fig. 26a, saab lainekõrguse määrata pinnarõhuvälja kaardilt, millele on tõmmatud isobaarid läbi 5 mbar. Kui isobaarid tõmmatakse läbi 8 mbar, siis joonisel fig. 26 b.

Perioodi ja lainepikkuse saab arvutada tuule kiiruse ja lainekõrguse andmete põhjal. Laineperioodi ligikaudse arvutuse saab teha graafiku järgi (joonis 27), mis näitab perioodide seost tuulelainete kõrgusega erinevatel tuulekiirustel (W). Lainepikkuse määrab selle periood ja mere sügavus antud punktis vastavalt graafikule (joonis 28).

Inimene tajub paljusid loodusnähtusi iseenesestmõistetavatena. Oleme harjunud suve, sügise, talve, vihma, lume, lainetusega ega mõtle põhjustele. Ja veel, miks tekivad meres lained? Miks tekivad veepinnale lained isegi täielikus tuulevaikuses?

Päritolu

On mitmeid teooriaid, mis selgitavad mere- ja ookeanilainete päritolu. Need moodustuvad järgmistel põhjustel:

• atmosfäärirõhu muutused;
• mõõnad ja mõõnad;
• veealused maavärinad ja vulkaanipursked;
• laevade liikumine;
• tugev tuul.

Tekkimismehhanismi mõistmiseks tuleb meeles pidada, et vesi on erutatud ja võngub tahtmatult – füüsilise löögi tagajärjel. Kivike, paat, seda puudutav käsi panid vedela massi liikuma, tekitades erineva tugevusega vibratsioone.

Omadused

Lained on ka vee liikumine reservuaari pinnal. Need on õhuosakeste ja vedeliku adhesiooni tulemus. Algul põhjustab vee-õhu sümbioos veepinnal lainetust ja seejärel veesamba liikumist.

Suurus, pikkus ja tugevus varieeruvad sõltuvalt tuule tugevusest. Tormi ajal tõusevad võimsad sambad 8 meetri kõrgusele ja ulatuvad ligi veerand kilomeetrini.

Mõnikord on jõud nii hävitav, et langeb rannaribale, kisub välja vihmavarjud, dušid ja muud rannahooned, lammutab kõik, mis teele jääb. Ja seda hoolimata asjaolust, et kõikumised tekivad mitu tuhat kilomeetrit rannikust.

Kõik lained võib jagada kahte kategooriasse:

• tuul;
• seistes.

tuul

Tuulikud, nagu nimigi ütleb, tekivad tuule mõjul. Selle tuuleiilid sööstavad puutujaga, sundides vett ja sundides seda liikuma. Tuul lükkab vedela massi enda ees ette, gravitatsioon aga aeglustab protsessi, lükates tagasi. Liikumised pinnal, mis tulenevad kahe jõu mõjust, sarnanevad tõusude ja mõõnadega. Nende tippe nimetatakse harjadeks ja nende aluseid talladeks.

Olles välja selgitanud, miks lained merel tekivad, jääb lahtiseks küsimus, miks need üles-alla võnkuvaid liigutusi teevad? Seletus on lihtne – tuule püsimatus. Seejärel hüppab ta kiiresti ja hoogsalt, seejärel vaibub. Harja kõrgus, võnkumiste sagedus sõltuvad otseselt selle tugevusest ja võimsusest. Kui liikumiskiirus ja õhuvoolude tugevus ületavad normi, tõuseb torm. Teine põhjus on taastuvenergia.

Taastuv energia

Mõnikord on meri täiesti rahulik ja lained tekivad. Miks? Okeanograafid ja geograafid omistavad selle nähtuse taastuvenergiale. Vee kõikumine on selle allikas ja viis potentsiaali pikaks säilitamiseks.

Päriselus näeb see välja selline. Tuul tekitab tiigis teatud vibratsiooni. Nende võnkumiste energia kestab mitu tundi. Selle aja jooksul katavad vedelad moodustised kümneid kilomeetreid ja "silmuvad" piirkondades, kus on päikesepaisteline, tuul puudub ja veehoidla on rahulik.

seistes

Seisu- ehk üksilained tekivad ookeanipõhja löökidest, mis on iseloomulikud maavärinatele, vulkaanipursetele, aga ka atmosfäärirõhu järsu muutumise tõttu.

Seda nähtust nimetatakse seichesiks, mis on prantsuse keelest tõlgitud kui "kõikuma". Seiches on tüüpilised lahtedele, lahtedele ja mõnele merele, mis kujutavad endast ohtu randadele, rannariba rajatistele, muuli äärde sildunud laevadele ja pardal viibivatele inimestele.

konstruktiivne ja hävitav

Kihistused, mis ületavad pikki vahemaid ja ei muuda kuju ega kaota energiat, põrutavad rannikule ja purunevad. Samas mõjub iga ülesjooks rannaribale erinevalt. Kui see peseb kallast, siis liigitatakse see konstruktiivseks.

Hävitav veevool langeb oma jõuga rannikule, hävitades seda, uhudes rannaribalt järk-järgult liiva ja kivikesi. Sel juhul liigitatakse loodusnähtus hävitavaks.

Hävitamisel on erinev hävitav jõud. Mõnikord on see nii võimas, et viib nõlvad alla, lõhestab kaljusid, eraldab kive. Aja jooksul hävivad ka kõige kõvemad kivid. Ameerika suurim tuletorn ehitati Hatterase neemele 1870. aastal. Sellest ajast alates on meri nihkunud ligi 430 meetrit sisemaale, uhudes minema rannajoont ja randu. See on vaid üks kümnetest faktidest.

Tsunamid on teatud tüüpi hävitavad veemoodustised, mida iseloomustab suur hävitav jõud. Nende liikumise kiirus ulatub 1000 km / h. See on suurem kui reaktiivlennukitel. Sügavusel on tsunami harja kõrgus väike, kuid ranniku lähedal aeglustavad need, kuid suurendavad kõrgust 20 meetrini.

80% juhtudest on tsunamid veealuse maavärina tagajärg, ülejäänud 20% -l vulkaanipursked ja maalihked. Maavärinate tagajärjel nihkub põhi vertikaalselt: üks osa sellest vajub, teine ​​osa aga tõuseb paralleelselt. Veehoidla pinnale tekivad erineva tugevusega kõikumised.

Anomaalsed palgamõrvarid

Neid tuntakse ka kui rändajaid, koletisi, anomaalseid ja ookeanidele rohkem iseloomulikke.

Veel 30-40 aastat tagasi peeti meremeeste jutte vee anomaalsetest kõikumistest väljamõeldisteks, sest pealtnägijate jutud ei sobinud olemasolevate teaduslike teooriate ja arvutustega. Ookeani ja mere vibratsiooni piiriks peeti 21 meetri kõrgust.

Lainete tekke peamiseks põhjuseks on vee kohal puhuv tuul. Seetõttu sõltub laine suurus selle löögi tugevusest ja ajast. Tuule toimel tõusevad veeosakesed üles, mõnikord murduvad pinnast lahti, kuid mõne aja möödudes langevad loodusliku gravitatsiooni mõjul paratamatult alla. Kaugelt vaadates võib tunduda, et laine liigub edasi, aga tegelikult, kui see laine pole muidugi tsunami, (tsunamidel on erinev esinemislaad), siis see ainult laskub ja tõuseb. Nii näiteks õõtsub kareda mere pinnale laskunud merelind lainetel, kuid ei liigu.

Alles kalda lähedal, kus pole enam sügav, liigub vesi edasi, veeredes kaldale. Muide, laineharja moodustavate eraldunud tilkade pihusti kammkarbi järgi määravad kogenud meremehed merehäiringu astme, kui hari ja vaht sellel on just hakanud tekkima, siis meri on 3 punkti.

Millist merelainet nimetatakse rannikuks.

Lained merel võivad eksisteerida ka ilma tuuleta, need on tsunamid, mis on põhjustatud loodusõnnetustest nagu veealused vulkaanipursked, ja laine, mida meremehed nimetavad rannikuks. See tekib merel pärast tugevat tormi, kui tuul vaibus, kuid tuulest liikuma tulnud suure veemassi ja resonantsi-nimelise nähtuse tõttu jätkavad lained õõtsumist. Tuleb märkida, et sellised lained ei ole palju ohutumad kui torm ja võivad kogenematute meremeestega laeva või paadi kergesti ümber lükata.

Laineid tekitab tuul. Tormid tekitavad tuuli, mis mõjutab veepinda, põhjustades lainetust. Just nagu lained teie kohvitassis pärast surfamist, kui sellele puhute. Tuult ennast on näha ilmaennustuste kaartidelt: tegemist on madalrõhualadega. Mida suurem on nende kontsentratsioon, seda tugevam on tuul. Väikesed (kapillaarsed) lained liiguvad esialgu tuule puhumise suunas. Mida tugevamini ja kauem tuul puhub, seda suurem on selle mõju veepinnale. Aja jooksul hakkavad lained suurenema. Kuna tuul jätkab puhumist ja selle tekitatud laineid mõjutab see jätkuvalt, hakkavad väikesed lained kasvama. Tuul avaldab neile suuremat mõju kui vaiksel veepinnal. Laine suurus sõltub selle moodustava tuule kiirusest. Konstantse kiirusega puhuv tuul suudab tekitada teatud suurusega laine. Ja niipea, kui laine saavutab antud tuulega maksimaalse võimaliku suuruse, muutub see "täielikult moodustatuks". Tekitatud lainetel on erinevad lainekiirused ja perioodid. (Lisateavet leiate laineterminoloogiast.) Pikaajalised lained liiguvad kiiremini ja läbivad pikemaid vahemaid kui nende aeglasemad vastased. Tuule allikast eemaldudes (levides) moodustavad lained surfi (paisumise) read, mis paratamatult veerevad kaldale. Tõenäoliselt olete juba tuttav "lainekomplekti" (lainete komplekti) mõistega! Laineid, mida neid tekitanud tuul enam ei mõjuta, nimetatakse põhjalaineks (groundswell). See on täpselt see, mida surfarid otsivad! Mis mõjutab surfi (paisutamise) suurust? Lainete suurust avamerel mõjutavad kolm peamist tegurit: Tuule kiirus – mida suurem see on, seda suurem on laine. Tuule kestus on sarnane eelmisele. Tõmba (fetch, "katteala") – jällegi, mida suurem on leviala, seda suurem laine tekib. Niipea, kui tuule mõju neile lakkab, hakkavad lained oma energiat kaotama. Nad liiguvad seni, kuni merepõhja eendid või muud nende teel olevad takistused (näiteks suur saar) neelavad kogu energia. Surfi kindlas kohas laine suurust mõjutavad mitmed tegurid. Nende hulgas: Surfi (paisutamise) suund – kas see võimaldab meil paisumise vajalikku kohta viia? Ookeani põhi on laine, mis liigub ookeani sügavusest riffini, moodustades suuri laineid, mille sees on tünnid. Madal pikk kalda poole ulatuv ripp pidurdab laineid ja need kaotavad oma energia. Looded – mõned spordialad sõltuvad sellest täielikult. Lisateavet leiate jaotisest, kuidas parimad lained ilmuvad.