موج(موج، موج، دریا) - به دلیل چسبندگی ذرات مایع و هوا تشکیل شده است. با سر خوردن در امتداد سطح صاف آب، ابتدا هوا موج‌هایی ایجاد می‌کند و تنها پس از آن، با تأثیر بر سطوح شیبدار آن، به تدریج توده آب به هم می‌خورد. تجربه نشان داده است که ذرات آب حرکت رو به جلو ندارند. فقط به صورت عمودی حرکت می کند امواج دریا به حرکت آب در سطح دریا گفته می شود که در فواصل زمانی معینی رخ می دهد.

بالاترین نقطه موج نامیده می شود شانه کردنیا بالای موج، و پایین ترین نقطه است تنها. ارتفاعیک موج فاصله از تاج تا قاعده آن است و طولاین فاصله بین دو برجستگی یا کف پا است. زمان بین دو تاج یا فرورفتگی نامیده می شود دوره زمانیامواج.

دلایل اصلی

به طور متوسط، ارتفاع موج در هنگام طوفان در اقیانوس به 7-8 متر می رسد، معمولاً می تواند در طول - تا 150 متر و تا 250 متر در طول طوفان کشیده شود.

در بیشتر موارد، امواج دریا توسط باد تشکیل می شوند. سطح گاهی اوقات امواجی که به ساحل برخورد می کنند می توانند هزاران کیلومتر از ساحل سرچشمه بگیرند. اما بسیاری از عوامل دیگر در وقوع امواج دریا وجود دارد: اینها نیروهای جزر و مدی ماه و خورشید، نوسانات فشار اتمسفر، فوران آتشفشان های زیر آب، زمین لرزه های زیر آب و حرکت کشتی های دریایی هستند.

امواج مشاهده شده در سایر آب ها می توانند دو نوع باشند:

1) بادایجاد شده توسط باد، به خود می گیرد یک شخصیت ثابت پس از آن باد عمل نمی کند و به نام امواج مستقر، یا متورم. امواج باد در اثر عمل باد (حرکت توده های هوا) روی سطح آب یعنی تزریق ایجاد می شود. اگر متوجه تأثیر همان باد بر روی سطح مزرعه گندم شوید، دلیل حرکات نوسانی امواج به راحتی قابل درک است. ناپایداری جریان های باد که موج ایجاد می کند به وضوح قابل مشاهده است.

2) امواج حرکت، یا امواج ایستاده، در نتیجه لرزش های شدید در پایین در هنگام زلزله یا برانگیخته شده، به عنوان مثال، با تغییر شدید فشار اتمسفر تشکیل می شود. به این امواج تک موج نیز می گویند.

برخلاف جزر و مد و جریان، امواج توده های آب را جابه جا نمی کنند. امواج حرکت می کنند، اما آب در جای خود باقی می ماند. قایقی که روی امواج تکان می‌خورد، همراه با موج شناور نمی‌شود. او تنها به لطف نیروی گرانش زمین می تواند کمی در امتداد شیب شیبدار حرکت کند. ذرات آب در یک موج در امتداد حلقه ها حرکت می کنند. هر چه این حلقه ها از سطح دورتر باشند، کوچکتر می شوند و در نهایت به طور کامل ناپدید می شوند. با قرار گرفتن در یک زیردریایی در عمق 70-80 متری، حتی در هنگام شدیدترین طوفان روی سطح، تأثیر امواج دریا را احساس نخواهید کرد.

انواع امواج دریا

امواج می‌توانند مسافت‌های بسیار زیادی را بدون تغییر شکل و تقریباً هیچ انرژی از دست بدهند، مدت‌ها پس از خاموش شدن باد که باعث آن‌ها شده است. امواج دریا در ساحل، انرژی عظیمی را آزاد می کنند که در طول سفر انباشته شده است. نیروی امواج در حال شکستن شکل ساحل را به طرق مختلف تغییر می دهد. امواج پخش و غلتان ساحل را می شویند و به همین دلیل نامیده می شوند سازنده. امواجی که به ساحل برخورد می کنند، به تدریج آن را از بین می برند و سواحل محافظت کننده از آن را می شوید. به همین دلیل نامیده می شوند مخرب.

امواج کم، عریض و گرد دور از ساحل را باد می گویند. امواج باعث می شوند که ذرات آب دایره ها و حلقه ها را توصیف کنند. اندازه حلقه ها با عمق کم می شود. همانطور که موج به ساحل شیبدار نزدیک می شود، ذرات آب در آن بیضی های پهن شده را به طور فزاینده ای توصیف می کنند. با نزدیک شدن به ساحل، امواج دریا دیگر نمی توانند بیضی های خود را ببندند و موج می شکند. در آب کم عمق، ذرات آب دیگر نمی توانند بیضی های خود را ببندند و موج می شکند. سردرها از صخره های سخت تر تشکیل شده اند و کندتر از بخش های مجاور ساحل فرسایش می یابند. امواج شیب دار و بلند دریا، صخره های صخره ای در پایه را تضعیف می کند و طاقچه هایی ایجاد می کند. صخره ها گاهی فرو می ریزند. تراس صاف موجی تنها چیزی است که از صخره های تخریب شده توسط دریا باقی مانده است. گاهی اوقات آب در امتداد شکاف های عمودی سنگ به سمت بالا بالا می رود و به سطح می ترکد و یک قیف را تشکیل می دهد. نیروی مخرب امواج، شکاف های سنگ را گشاد می کند و غارهایی را به وجود می آورد. هنگامی که امواج در دو طرف صخره فرسوده می شوند تا زمانی که در یک وقفه به هم برسند، قوس هایی تشکیل می شود. وقتی بالای طاق به دریا می‌افتد، ستون‌های سنگی باقی می‌مانند. پایه‌های آن‌ها خراب شده و ستون‌ها فرو می‌ریزند و صخره‌هایی را تشکیل می‌دهند. سنگریزه ها و ماسه های ساحل حاصل فرسایش است.

امواج مخرب به تدریج ساحل را فرسایش می دهد و ماسه و سنگریزه را از سواحل دریا می برد. امواج با آوردن تمام وزن آب و مواد شسته شده آنها به دامنه ها و صخره ها، سطح آنها را از بین می برند. آنها آب و هوا را در هر شکاف، هر شکاف، اغلب با انرژی انفجاری فشرده می کنند و به تدریج سنگ ها را جدا و ضعیف می کنند. قطعات سنگ شکسته برای تخریب بیشتر استفاده می شود. حتی سخت ترین سنگ ها نیز به تدریج از بین می روند و زمین های ساحل تحت تاثیر امواج تغییر می کنند. امواج می توانند ساحل دریا را با سرعت شگفت انگیزی نابود کنند. در لینکلن شایر انگلستان، فرسایش (تخریب) با سرعت 2 متر در سال در حال پیشرفت است. از سال 1870، زمانی که بزرگترین فانوس دریایی ایالات متحده در کیپ هاتراس ساخته شد، دریا سواحل 426 متری را در داخل دریا شسته است.

سونامی

سونامیاینها امواج قدرت مخرب عظیمی هستند. آنها در اثر زلزله های زیر آب یا فوران های آتشفشانی ایجاد می شوند و می توانند سریعتر از یک هواپیمای جت از اقیانوس ها عبور کنند: 1000 کیلومتر در ساعت. در آب های عمیق، آنها می توانند کمتر از یک متر باشند، اما، با نزدیک شدن به ساحل، سرعت آنها کاهش می یابد و قبل از سقوط به 30-50 متر رشد می کنند، ساحل را سیل می کنند و همه چیز را در مسیر خود جارو می کنند. 90 درصد از تمام سونامی های ثبت شده در اقیانوس آرام رخ داده است.

شایع ترین دلایل.

حدود 80 درصد موارد تولید سونامی هستند زلزله های زیر آب. در هنگام وقوع زلزله در زیر آب، یک جابجایی عمودی متقابل پایین رخ می دهد: بخشی از پایین فرو می رود و بخشی بالا می رود. حرکات نوسانی به صورت عمودی در سطح آب رخ می دهد و تمایل به بازگشت به سطح اولیه - سطح متوسط ​​دریا - دارد و یک سری امواج ایجاد می کند. هر زلزله زیر آب با سونامی همراه نیست. سونامی ژنیک (یعنی ایجاد موج سونامی) معمولاً زلزله ای با منبع کم عمق است. مشکل تشخیص سونامی زایی زلزله هنوز حل نشده است و خدمات هشدار دهنده بر اساس بزرگی زلزله هدایت می شوند. قوی ترین سونامی ها در مناطق فرورانش ایجاد می شوند. همچنین لازم است شوک زیر آب با نوسانات موج طنین انداز شود.

رانش زمین. سونامی از این نوع بیشتر از آنچه در قرن بیستم تخمین زده می شد رخ می دهد (حدود 7٪ از تمام سونامی ها). اغلب زلزله باعث رانش زمین و همچنین ایجاد موج می شود. در 9 جولای 1958 زمین لرزه ای در آلاسکا باعث رانش زمین در خلیج لیتویا شد. توده‌ای از سنگ‌های یخی و خاکی از ارتفاع 1100 متری فرو ریخته است . اما لغزش های زیر آب اغلب در دلتای رودخانه ها اتفاق می افتد که خطر کمتری ندارند. زمین لرزه می تواند باعث رانش زمین شود و به عنوان مثال در اندونزی، جایی که رسوب گذاری در قفسه بسیار زیاد است، سونامی های زمین لغزش به ویژه خطرناک هستند، زیرا به طور منظم رخ می دهند و باعث ایجاد امواج محلی به ارتفاع بیش از 20 متر می شوند.

فوران های آتشفشانیتقریباً 5 درصد از کل حوادث سونامی را تشکیل می دهد. فوران‌های بزرگ زیر آب تأثیری مشابه زلزله دارند. در انفجارهای بزرگ آتشفشانی نه تنها امواجی از انفجار ایجاد می شود، بلکه آب حفره های مواد فوران شده یا حتی دهانه دهان را نیز پر می کند و در نتیجه موجی طولانی ایجاد می شود. یک مثال کلاسیک، سونامی است که پس از فوران کراکاتوآ در سال 1883 ایجاد شد. سونامی عظیمی از آتشفشان کراکاتوآ در بنادر سرتاسر جهان مشاهده شد و در مجموع بیش از 5000 کشتی را نابود کرد و حدود 36000 نفر را کشت.

نشانه های سونامی

• سریع ناگهانیخروج آب از ساحل در مسافت قابل توجه و خشک شدن کف. هر چه دریا بیشتر عقب نشینی کند، امواج سونامی بیشتر می شود. افرادی که در ساحل هستند و از آن خبر ندارند خطرات، ممکن است از روی کنجکاوی یا جمع آوری ماهی و صدف باقی بماند. در این مورد، لازم است هر چه زودتر ساحل را ترک کنید و تا حد امکان از آن دور شوید - این قانون باید در زمانی که مثلاً در ژاپن، در سواحل اقیانوس هند اندونزی یا کامچاتکا است، رعایت شود. در مورد تله سونامی، موج معمولاً بدون عقب نشینی آب نزدیک می شود.
• زمين لرزه. مرکز زمین لرزه معمولا در اقیانوس است. در سواحل، زلزله معمولاً بسیار ضعیف‌تر است و اغلب هیچ زلزله‌ای رخ نمی‌دهد. در مناطق سونامی مستعد این قانون وجود دارد که در صورت احساس زلزله، بهتر است از ساحل دورتر حرکت کرده و همزمان از تپه بالا برود، بنابراین از قبل برای رسیدن موج آماده شوید.
• رانش غیر معمولیخ و سایر اجسام شناور، تشکیل شکاف در یخ سریع.
• خطاهای معکوس بزرگدر لبه های یخ ثابت و صخره ها، تشکیل جمعیت و جریان.

امواج سرکش

امواج سرکش(امواج پرسه زن، امواج هیولا، امواج عجیب - امواج غیرعادی) - امواج غول پیکری که در اقیانوس به ارتفاع بیش از 30 متر به وجود می آیند، رفتار غیرعادی برای امواج دریا دارند.

فقط 10 تا 15 سال پیش، دانشمندان داستان ملوانان در مورد امواج قاتل غول پیکری را که از ناکجاآباد ظاهر می‌شوند و کشتی‌ها را غرق می‌کنند، صرفاً فولکلور دریایی می‌دانستند. برای مدت طولانی امواج سرگرداناز آنجایی که آنها در هیچ مدل ریاضی که در آن زمان برای محاسبه وقوع و رفتار آنها وجود داشت، تخیلی تلقی نمی شدند، زیرا امواج با ارتفاع بیش از 21 متر نمی توانند در اقیانوس های سیاره زمین وجود داشته باشند.

یکی از اولین توصیفات موج هیولا به سال 1826 برمی گردد. ارتفاع آن بیش از 25 متر بود و در اقیانوس اطلس نزدیک خلیج بیسکای مشاهده شد. هیچ کس این پیام را باور نکرد. و در سال 1840، دریانورد Dumont d'Urville خطر حضور در جلسه انجمن جغرافیایی فرانسه را داشت و اعلام کرد که یک موج 35 متری را با چشمان خود دیده است، اما داستان هایی در مورد امواج ارواح وجود دارد که ناگهان در وسط اقیانوس ظاهر شد، حتی با طوفان کوچک، و شیب آنها شبیه دیواره های آب خالص، بیشتر و بیشتر شد.

شواهد تاریخی از امواج سرکش

بنابراین، در سال 1933، کشتی راماپو نیروی دریایی ایالات متحده در یک طوفان در اقیانوس آرام گرفتار شد. به مدت هفت روز کشتی توسط امواج به اطراف پرتاب شد. و در صبح روز 7 فوریه، یک شفت با ارتفاع باورنکردنی ناگهان از پشت خزید. ابتدا کشتی به پرتگاهی عمیق پرتاب شد و سپس تقریباً به صورت عمودی بر روی کوهی از آب کف آلود بلند شد. خدمه که به اندازه کافی خوش شانس بودند که زنده ماندند، ارتفاع موج 34 متر را ثبت کردند. با سرعت 23 متر بر ثانیه یا 85 کیلومتر بر ساعت حرکت می کرد. تا کنون، این بالاترین موج سرکشی است که تاکنون اندازه گیری شده است.

در طول جنگ جهانی دوم، در سال 1942، کشتی کوئین مری 16 هزار پرسنل نظامی آمریکایی را از نیویورک به بریتانیا حمل کرد (به هر حال، یک رکورد برای تعداد افرادی که در یک کشتی جابجا می شوند). ناگهان یک موج 28 متری ظاهر شد. دکتر نوروال کارتر که در کشتی بد بخت بود به یاد می آورد: «عرشه بالایی در ارتفاع معمول خود بود و ناگهان - ناگهان - به طور ناگهانی پایین آمد. کشتی با زاویه 53 درجه کج شد - اگر زاویه حتی سه درجه بیشتر بود، مرگ اجتناب ناپذیر بود. داستان «ملکه مری» اساس فیلم هالیوودی «پوزیدون» را تشکیل داد.

اما در اول ژانویه 1995 در سکوی نفتی Dropner در دریای شمال در سواحل نروژ، موجی با ارتفاع 25.6 متر به نام موج Dropner برای اولین بار توسط ابزار ضبط شد. پروژه موج حداکثر به ما اجازه داد تا نگاهی تازه به علل مرگ کشتی های باری خشک که کانتینرها و سایر محموله های مهم را حمل می کردند بیندازیم. تحقیقات بیشتر در طول سه هفته در سراسر جهان بیش از 10 موج غول پیکر را ثبت کرد که ارتفاع آنها از 20 متر فراتر رفت. پروژه جدید Wave Atlas نام دارد که برای تهیه نقشه جهانی از امواج هیولاهای مشاهده شده و پردازش و اضافه شدن بعدی آن فراهم می شود.

علل

فرضیه های متعددی در مورد علل امواج شدید وجود دارد. بسیاری از آنها فاقد عقل سلیم هستند. ساده ترین توضیحات بر اساس تجزیه و تحلیل یک برهم نهی ساده از امواج با طول های مختلف است. با این حال، برآوردها نشان می دهد که احتمال امواج شدید در چنین طرحی بسیار کم است. یک فرضیه قابل توجه دیگر امکان تمرکز انرژی موج در برخی ساختارهای جریان سطحی را پیشنهاد می کند. با این حال، این ساختارها برای مکانیسم تمرکز انرژی برای توضیح وقوع سیستماتیک امواج شدید بسیار خاص هستند. قابل اطمینان ترین توضیح برای وقوع امواج شدید باید بر اساس مکانیسم های داخلی امواج سطحی غیرخطی بدون دخالت عوامل خارجی باشد.

جالب اینجاست که چنین امواجی می توانند هم تاج و هم فرورفتگی باشند که شاهدان عینی آن را تایید می کنند. تحقیقات بیشتر شامل اثرات غیرخطی بودن در امواج باد است که می‌تواند منجر به تشکیل گروه‌های کوچکی از امواج (بسته‌ها) یا امواج منفرد (سالیتون) شود که می‌توانند مسافت‌های طولانی را بدون تغییر ساختارشان طی کنند. بسته های مشابه نیز بارها در عمل مشاهده شده است. ویژگی‌های بارز چنین گروه‌هایی از امواج، که این نظریه را تأیید می‌کند، این است که آنها مستقل از امواج دیگر حرکت می‌کنند و عرض کمی دارند (کمتر از 1 کیلومتر) و ارتفاع در لبه‌ها به شدت کاهش می‌یابد.

با این حال، هنوز نمی توان به طور کامل ماهیت امواج غیرعادی را روشن کرد.

امواجی که ما عادت داریم روی سطح دریا ببینیم عمدتاً تحت تأثیر باد شکل می گیرند. با این حال، امواج همچنین می توانند به دلایل دیگر ایجاد شوند، سپس آنها را نامیده می شود.

جزر و مد، که تحت تأثیر نیروهای جزر و مدی ماه و خورشید تشکیل شده است.

فشار باریک، که در طی تغییرات ناگهانی فشار اتمسفر رخ می دهد.

لرزه ای (سونامی) که در نتیجه زلزله یا فوران آتشفشانی ایجاد شده است.

مشکلات کشتی که هنگام حرکت کشتی ایجاد می شود.

امواج باد در سطح دریاها و اقیانوس ها غالب است. امواج جزر و مدی، لرزه ای، فشاری و کشتی تاثیر قابل توجهی در جهت یابی کشتی ها در اقیانوس باز ندارند، بنابراین به شرح آنها نمی پردازیم. امواج باد یکی از عوامل اصلی آب‌وهواشناسی است که ایمنی و بازده اقتصادی ناوبری را تعیین می‌کند، زیرا موجی که به کشتی می‌رود، به آن برخورد می‌کند، آن را تکان می‌دهد، به پهلو می‌خورد، عرشه‌ها و روسازه‌ها را سیل می‌کند و سرعت را کاهش می‌دهد. این حرکت لیست های خطرناکی را ایجاد می کند، تعیین موقعیت کشتی را دشوار می کند و خدمه را بسیار خسته می کند. امواج علاوه بر کاهش سرعت باعث انحراف شناور و انحراف از مسیر تعیین شده می شوند و برای حفظ آن نیاز به جابجایی دائمی سکان است.

امواج باد فرآیند تشکیل، توسعه و انتشار امواج ناشی از باد در سطح دریا هستند. امواج باد دو ویژگی اصلی دارند. اولین ویژگی بی نظمی است: بی نظمی در اندازه و شکل امواج. یک موج دیگر را تکرار نمی کند، ممکن است موجی کوچک و یا حتی بزرگتر به دنبال داشته باشد. هر موج فردی به طور مداوم شکل خود را تغییر می دهد. تاج های موج نه تنها در جهت باد، بلکه در جهت های دیگر نیز حرکت می کنند. چنین ساختار پیچیده ای از سطح دریا آشفته با گرداب و طبیعت متلاطم باد که امواج را تشکیل می دهد توضیح داده می شود. دومین ویژگی امواج، تغییرپذیری سریع عناصر آن در زمان و مکان است و همچنین با باد همراه است. با این حال، اندازه امواج نه تنها به سرعت باد بستگی دارد، بلکه مساحت و پیکربندی سطح آب از اهمیت بالایی برخوردار است. از نقطه نظر عملی، نیازی به دانستن عناصر تک تک موج یا هر ارتعاش موج نیست. بنابراین، مطالعه امواج در نهایت به شناسایی الگوهای آماری می رسد که به صورت عددی با وابستگی بین عناصر موج و عوامل تعیین کننده آنها بیان می شوند.

3.1.1. عناصر موج

عناصر رایج برای امواج عبارتند از (شکل 25):

راس - بالاترین نقطه تاج موج.

پایین ترین نقطه فرورفتگی موج است.

ارتفاع (h) - فراتر از بالای موج؛

طول (L) فاصله افقی بین بالای دو برجستگی مجاور روی نیمرخ موجی است که در جهت کلی انتشار موج کشیده شده است.

دوره (t) - فاصله زمانی بین عبور دو قله موج مجاور از طریق یک عمود ثابت. به عبارت دیگر، دوره زمانی است که در طی آن موج مسافتی برابر با طول خود طی می کند.

شیب (e) نسبت ارتفاع یک موج معین به طول آن است. شیب موج در نقاط مختلف پروفیل موج متفاوت است. شیب متوسط ​​موج با نسبت تعیین می شود:

برنج. 25. عناصر اساسی امواج.

جبهه موج خطی است روی پلان یک سطح ناهموار که از امتداد رئوس تاج یک موج مشخص می گذرد که توسط مجموعه ای از پروفیل های موج که به موازات جهت کلی انتشار موج ترسیم شده اند تعیین می شوند.

برای ناوبری، عناصر موج مانند ارتفاع، دوره، طول، شیب و جهت کلی حرکت موج بیشترین اهمیت را دارند. همه آنها به پارامترهای جریان باد (سرعت و جهت باد)، طول آن (شتاب) روی دریا و مدت زمان اثر آن بستگی دارند.

بسته به شرایط شکل گیری و انتشار، امواج باد را می توان به چهار نوع تقسیم کرد.

باد - سیستمی از امواج که در لحظه مشاهده تحت تأثیر باد است که توسط آن ایجاد می شود. جهت انتشار امواج باد و باد در آبهای عمیق معمولاً منطبق است یا بیش از چهار نقطه (45 درجه) متفاوت است.

امواج باد با این واقعیت مشخص می شوند که شیب بادگیر آنها تندتر از شیب رو به باد است، بنابراین نوک تاج ها معمولاً فرو می ریزند و کف تشکیل می دهند یا حتی در اثر بادهای شدید کنده می شوند. هنگامی که امواج وارد آب های کم عمق می شوند و به ساحل نزدیک می شوند، جهت انتشار موج و باد می تواند بیش از 45 درجه متفاوت باشد.

Swell - امواج ناشی از باد که پس از ضعیف شدن باد و/یا تغییر جهت در ناحیه موج‌ساز منتشر می‌شوند، یا امواج ناشی از باد که از ناحیه موج‌ساز به منطقه دیگری می‌آیند که باد با سرعت متفاوتی می‌وزد. و/یا جهت متفاوت حالت خاصی از تورم که در غیاب باد منتشر می شود، تورم مرده نامیده می شود.

مخلوط - امواجی که در نتیجه تعامل امواج باد و متورم شدن ایجاد می شوند.

تبدیل امواج باد تغییر در ساختار امواج باد با تغییرات عمق است. در این حالت، شکل امواج مخدوش می شود، شیب دارتر و کوتاهتر می شوند و در عمق کم، که از ارتفاع موج بیشتر نمی شود، تاج های دومی واژگون شده و امواج از بین می روند.

امواج باد در ظاهر خود با اشکال مختلفی مشخص می شوند.

ریپل شکل اولیه توسعه موج باد است که تحت تأثیر باد ضعیف رخ می دهد. تاج امواج وقتی موج می زند شبیه فلس می شود.

امواج سه بعدی مجموعه ای از امواج هستند که میانگین طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج متوسط ​​است.

امواج منتظم امواجی هستند که شکل و عناصر همه امواج در آنها یکسان است.

ازدحام یک اختلال آشفته است که در نتیجه تعامل امواجی که در جهات مختلف حرکت می کنند به وجود می آید.

امواجی که بر روی سواحل، صخره ها یا صخره ها می شکنند، شکن نامیده می شوند. امواجی که در نواحی ساحلی فرو می ریزند موج سواری نامیده می شوند. در امتداد سواحل شیب دار و نزدیک امکانات بندری، موج سواری شکل یک موج معکوس به خود می گیرد.

امواج روی سطح دریا به دو دسته آزاد تقسیم می‌شوند، زمانی که نیرویی که باعث ایجاد آنها می‌شود از عمل باز می‌ماند و امواج آزادانه حرکت می‌کنند و زمانی که نیرویی که باعث تشکیل امواج شده است متوقف نمی‌شود.

بر اساس تغییرپذیری عناصر موج در طول زمان، آنها را به امواج ثابت، یعنی امواج باد، که در آنها ویژگی های آماری امواج در طول زمان تغییر نمی کند، و امواج در حال توسعه یا تضعیف کننده که در طول زمان عناصر خود را تغییر می دهند، تقسیم می شوند.

با توجه به شکل آنها، امواج به دو بعدی تقسیم می شوند - مجموعه ای از امواج که طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج متوسط ​​است، سه بعدی - مجموعه ای از امواج که طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج است. و منفرد که فقط یک تاج گنبدی شکل بدون کف دارد.

بسته به نسبت طول موج به عمق دریا، امواج را به کوتاه تقسیم می کنند که طول آن به طور قابل توجهی کمتر از عمق دریا است و طولانی که طول آن بیشتر از عمق دریا است.

با توجه به ماهیت حرکت شکل موج، آنها می توانند انتقالی باشند، که در آن حرکت شکل موج قابل مشاهده است، و ایستاده - بدون حرکت. بر اساس نحوه قرارگیری امواج، آنها را به سطح و داخلی تقسیم می کنند. امواج داخلی در یک یا آن عمق در سطح مشترک بین لایه های آب با چگالی های مختلف تشکیل می شوند.

3.1.2. روش های محاسبه عناصر موج

حرکت چرخشی ذرات آب که به طور متوالی واقع شده اند، که در لحظه اولیه حرکت با یک زاویه فاز جابه جا می شوند، ظاهر حرکت انتقالی را ایجاد می کند: ذرات منفرد در مدارهای بسته حرکت می کنند، در حالی که پروفیل موج به صورت انتقالی در جهت باد حرکت می کند. تئوری موج تروکوئیدی امکان اثبات ریاضی ساختار امواج منفرد و ارتباط عناصر آنها را با یکدیگر فراهم کرد. فرمول هایی به دست آمد که امکان محاسبه عناصر موج جداگانه را فراهم می کرد

لازم به ذکر است که تئوری موج تروکوئیدی فقط برای امواج دو بعدی منظم معتبر است که در مورد امواج باد آزاد - تورم مشاهده می شود. در امواج سه بعدی باد، مسیرهای مداری ذرات مدارهای دایره ای بسته نیستند، زیرا تحت تأثیر باد، انتقال افقی آب در سطح دریا در جهت انتشار موج اتفاق می افتد.

نظریه تروکوئیدال امواج دریا روند توسعه و تضعیف آنها و همچنین مکانیسم انتقال انرژی از باد به موج را آشکار نمی کند. در این میان، حل دقیق این مسائل برای به دست آوردن وابستگی های قابل اعتماد برای محاسبه عناصر امواج باد ضروری است.

بنابراین، توسعه تئوری امواج دریا با در نظر گرفتن تنوع امواج واقعی باد دریا و ماهیت غیر ایستایی پدیده، یعنی با در نظر گرفتن ارتباط نظری و تجربی بین باد و امواج، مسیر توسعه را طی کرده است. توسعه و تضعیف آنها.

به طور کلی فرمول های محاسبه عناصر موج باد را می توان به صورت تابعی از چندین متغیر بیان کرد

H، t، L، C=f(W، D t، H)،

جایی که W سرعت باد است. د - شتاب، t - مدت زمان عمل باد. ح - عمق دریا.

برای مناطق کم عمق دریا، از وابستگی ها می توان برای محاسبه ارتفاع و طول موج استفاده کرد

A = 0.0151H 0.342; z = 0.104H 0.573.

برای مناطق دریای آزاد، عناصر امواج که احتمال ارتفاع آنها 5٪ است و میانگین طول موج ها با توجه به وابستگی ها محاسبه می شود:

H = 0.45 W 0.56 D 0.54 A،

L = 0.3lW 0.66 D 0.64 A.

ضریب A با استفاده از فرمول محاسبه می شود

در موسسه اقیانوس شناسی دولتی، بر اساس تئوری آماری طیفی امواج، اتصالات گرافیکی بین عناصر موج و سرعت باد، مدت زمان عمل و طول شتاب به دست آمد. این وابستگی ها باید قابل اطمینان ترین در نظر گرفته شوند و نتایج قابل قبولی را ارائه دهند که بر اساس آن نوموگرام هایی برای محاسبه ارتفاع موج در مرکز آب و هواشناسی اتحاد جماهیر شوروی (V.S. Krasyuk) ساخته شد. نوموگرام (شکل 26) به چهار ربع (I-IV) تقسیم می شود و از یک سری نمودار تشکیل شده است که در یک توالی مشخص مرتب شده اند.

در ربع I (شمارش از گوشه سمت راست پایین) نوموگرام، یک شبکه درجه داده می شود که هر تقسیم آن (به صورت افقی) مربوط به 1 درجه نصف النهار در عرض جغرافیایی معین (از 70 تا 20 درجه شمالی) برای نقشه ها در مقیاس 1:15 000000 پیش بینی های استریوگرافی قطبی. شبکه درجه برای تبدیل فاصله بین ایزوبارها n و شعاع انحنای ایزوبارها R، اندازه‌گیری شده در نقشه‌های مقیاس متفاوت، به مقیاس 1:15 000000 ضروری است. در این حالت، فاصله بین هم‌بارها را تعیین می‌کنیم. ایزوبارها n و شعاع انحنای ایزوبارها R در درجه نصف النهار در عرض جغرافیایی معین. شعاع انحنای ایزوبارها R شعاع دایره ای است که بخش ایزوبار که از نقطه ای که محاسبه برای آن انجام می شود یا نزدیک آن می گذرد، بیشترین تماس را با آن دارد. با استفاده از یک متر با انتخاب آن به گونه ای تعیین می شود که یک قوس از مرکز پیدا شده با یک بخش معین از ایزوبار منطبق شود. سپس، روی یک شبکه درجه، مقادیر اندازه گیری شده را در عرض جغرافیایی معین، که بر حسب درجه نصف النهار بیان می شود، رسم می کنیم و با استفاده از قطب نما، شعاع انحنای ایزوبارها و فاصله بین ایزوبارها را مطابق با یک مقیاس تعیین می کنیم. از 1:15,000,000.

برنج. 26. نوموگرام برای محاسبه عناصر موج و سرعت باد از نقشه های میدان فشار سطحی که در آن ایزوبارها در فواصل 5 میلی بار (a) و 8 میلی بار (ب) ترسیم می شوند. 1 - زمستان، 2 - تابستان.

در ربع IV منحنی هایی وجود دارد که امکان تعیین ارتفاع امواج به اصطلاح قابل توجه (h 3H) را فراهم می کند که بر اساس سرعت باد، شتاب یا مدت زمان باد، احتمال 12.5٪ را دارند.

در صورت امکان، هنگام تعیین ارتفاع موج، نه تنها از داده های سرعت باد، بلکه در مورد شتاب و مدت باد نیز استفاده شود، محاسبه با استفاده از شتاب و مدت باد (به ساعت) انجام می شود. برای انجام این کار، از ربع III نوموگرام، عمود را نه به منحنی شتاب، بلکه به منحنی مدت باد (6 یا 12 ساعت) کاهش می دهیم. از نتایج به دست آمده (از نظر شتاب و مدت) مقدار کمتری از ارتفاع موج گرفته می شود.

محاسبه با استفاده از نوموگرام پیشنهادی را می توان فقط برای مناطق "عمیق دریا" انجام داد، یعنی برای مناطقی که عمق دریا کمتر از نصف طول موج نباشد. هنگامی که شتاب بیش از 500 کیلومتر یا مدت زمان باد بیش از 12 ساعت باشد، از وابستگی ارتفاع موج به باد مربوط به شرایط اقیانوس استفاده می شود (منحنی ضخیم شده در ربع IV).

بنابراین، برای تعیین ارتفاع امواج در یک نقطه معین، لازم است عملیات زیر انجام شود:

الف) شعاع انحنای ایزوبار R را که از یک نقطه مشخص یا نزدیک آن می گذرد (با استفاده از قطب نما با انتخاب) بیابید. شعاع انحنای ایزوبارها فقط در مورد انحنای سیکلونی (در طوفان ها و فرورفتگی ها) تعیین می شود و در درجه نصف النهار بیان می شود.

ب) اختلاف فشار n را با اندازه گیری فاصله بین ایزوبارهای مجاور در ناحیه نقطه انتخاب شده تعیین کنید.

ج) با استفاده از مقادیر یافت شده R و n، بسته به زمان سال، سرعت باد W را پیدا می کنیم.

د) با دانستن سرعت باد W و شتاب D یا مدت زمان باد (6 یا 12 ساعت)، ارتفاع امواج قابل توجه (h 3H) را پیدا می کنیم.

شتاب به صورت زیر یافت می شود. از هر نقطه ای که ارتفاع موج برای آن محاسبه می شود، یک خط جریان در جهت مخالف باد کشیده می شود تا زمانی که جهت آن نسبت به نقطه اولیه با زاویه 45 درجه تغییر کند یا به ساحل یا لبه یخ برسد. تقریباً این شتاب یا مسیر باد خواهد بود که در امتداد آن امواج باید تشکیل شوند و به یک نقطه معین می رسند.

مدت زمان عمل باد به عنوان زمانی تعریف می شود که در طی آن جهت باد بدون تغییر باقی می ماند یا از حالت اصلی تا بیش از 22.5 ± درجه منحرف می شود.

با توجه به نوموگرام در شکل. 26a، می توانید ارتفاع موج را از روی نقشه میدان فشار سطحی تعیین کنید، که بر روی آن ایزوبارها تا 5 میلی بار رسم می شوند. اگر ایزوبارها از طریق 8 mbar کشیده شوند، آنگاه نوموگرام نشان داده شده در شکل 1. 26 ب.

دوره و طول موج را می توان از داده های سرعت باد و ارتفاع موج محاسبه کرد. محاسبه تقریبی دوره موج را می توان با استفاده از نمودار (شکل 27) انجام داد که رابطه بین دوره ها و ارتفاع امواج باد را در سرعت های مختلف باد (W) نشان می دهد. طول موج با دوره و عمق دریا در یک نقطه معین مطابق نمودار تعیین می شود (شکل 28).

مردم بسیاری از پدیده های طبیعی را بدیهی می دانند. ما به تابستان، پاییز، زمستان، باران، برف، موج عادت کرده ایم و به دلایل آن فکر نمی کنیم. و با این حال، چرا امواج در دریا تشکیل می شوند؟ چرا حتی در آرامش کامل، امواج روی سطح آب ظاهر می شود؟

اصل و نسب

چندین نظریه وجود دارد که وقوع امواج دریا و اقیانوس را توضیح می دهد. آنها به دلیل تشکیل می شوند:

• تغییرات در فشار اتمسفر؛
• جزر و مد؛
• زمین لرزه های زیر آب و فوران های آتشفشانی؛
• حرکات کشتی؛
• باد شدید.

برای درک مکانیسم تشکیل، باید به خاطر داشته باشید که آب در اثر ضربه فیزیکی به هم می‌خورد و به اجبار می‌لرزد. سنگریزه، قایق یا دستی که آن را لمس می کند، جرم مایع را به حرکت در می آورد و ارتعاشاتی با قدرت های متفاوت ایجاد می کند.

مشخصات

امواج همچنین حرکت آب در سطح یک مخزن هستند. آنها نتیجه چسبندگی ذرات هوا و مایع هستند. در ابتدا همزیستی آب و هوا باعث ایجاد موج هایی در سطح آب می شود و سپس باعث حرکت ستون آب می شود.

اندازه، طول و قدرت بسته به شدت باد متفاوت است. در هنگام طوفان، ستون های قدرتمند 8 متر بالا می آیند و تقریباً یک چهارم کیلومتر طول دارند.

گاهی اوقات این نیرو به قدری مخرب است که به نوار ساحلی برخورد می کند، چترها، دوش ها و دیگر ساختمان های ساحلی را ریشه کن می کند و هر چیزی را که در مسیر خود باشد خراب می کند. و این با وجود این واقعیت است که نوسانات چندین هزار کیلومتری از ساحل تشکیل می شود.

تمام امواج را می توان به 2 دسته تقسیم کرد:

• باد؛
• ایستاده

باد

بادها همانطور که از نامش پیداست تحت تاثیر باد شکل می گیرند. تندبادهای آن به صورت مماس جارو می شوند و آب را پمپاژ می کنند و آن را مجبور به حرکت می کنند. باد توده مایع را به جلو می راند، اما گرانش این روند را کند می کند و آن را به عقب می راند. حرکات روی سطح ناشی از تأثیر دو نیرو شبیه صعود و فرود است. قله های آنها را برجستگی و پایه های آنها را کفی می گویند.

پس از فهمیدن اینکه چرا امواج روی دریا شکل می گیرند، این سوال باز می ماند: چرا آنها حرکات نوسانی را به سمت بالا و پایین انجام می دهند؟ توضیح ساده است - تغییرپذیری باد. سریع و تند به داخل پرواز می کند، سپس فروکش می کند. ارتفاع برآمدگی و فراوانی نوسانات به طور مستقیم به قدرت و قدرت آن بستگی دارد. اگر سرعت حرکت و شدت جریان هوا از حد معمول بیشتر شود، طوفان به وجود می آید. دلیل دیگر انرژی های تجدیدپذیر است.

انرژی تجدید پذیر

گاهی اوقات دریا کاملا آرام است، اما امواج ایجاد می شود. چرا؟ اقیانوس شناسان و جغرافیدانان این پدیده را به انرژی های تجدیدپذیر نسبت می دهند. ارتعاشات آب منبع و راه های آن برای حفظ پتانسیل برای مدت طولانی است.

در زندگی چیزی شبیه این به نظر می رسد. باد مقدار معینی ارتعاش را در آب ایجاد می کند. انرژی این ارتعاشات چند ساعت دوام خواهد داشت. در این مدت، سازندهای مایع مسافت های ده ها کیلومتری را می پوشانند و در مناطقی که آفتابی است، باد وجود ندارد و بدنه آبی آرام است، "قلاب" می کنند.

ایستاده

امواج ایستاده یا تک به دلیل لرزش در کف اقیانوس، مشخصه زلزله، فوران آتشفشانی، و همچنین به دلیل تغییر شدید فشار اتمسفر به وجود می آیند.

این پدیده سیش نامیده می شود که از فرانسوی به عنوان "چرخش" ترجمه می شود. سیچ‌ها برای خلیج‌ها، خلیج‌ها و برخی دریاها، خطراتی را برای سواحل، سازه‌های نوار ساحلی، کشتی‌های لنگر انداخته در اسکله و افراد حاضر در کشتی ایجاد می‌کنند.

سازنده و مخرب

سازندهایی که مسافت های طولانی را بدون تغییر شکل یا از دست دادن انرژی طی می کنند به ساحل برخورد کرده و می شکنند. علاوه بر این، هر موج تأثیر متفاوتی بر نوار ساحلی دارد. اگر ساحل را بشوید، به عنوان سازنده طبقه بندی می شود.

موج مخرب آب با قدرت خود به ساحل برخورد می کند و آن را از بین می برد و به تدریج ماسه ها و سنگریزه ها را از نوار ساحل می شست. در این حالت، پدیده طبیعی به عنوان مخرب طبقه بندی می شود.

تخریب با قدرت های مخرب متفاوتی همراه است. گاهی اوقات آنقدر قدرتمند است که شیب ها را فرو می ریزد، صخره ها را شکافته و سنگ ها را از هم جدا می کند. با گذشت زمان، حتی سخت ترین سنگ ها نیز فرسایش می یابند. بزرگترین فانوس دریایی آمریکا در کیپ هاتراس در سال 1870 ساخته شد. از آن زمان تاکنون، دریا تقریباً 430 متر به سمت ساحل حرکت کرده است و نوار ساحلی و سواحل را شسته است. این فقط یکی از ده ها واقعیت است.

سونامی نوعی تشکیلات آب مخرب است که با قدرت تخریب زیاد مشخص می شود. سرعت آنها به 1000 کیلومتر در ساعت می رسد. این بالاتر از هواپیمای جت است. در عمق، ارتفاع تاج سونامی کوچک است، اما در نزدیکی ساحل سرعت آنها کاهش می یابد، اما ارتفاع آنها تا 20 متر افزایش می یابد.

در 80٪ موارد، سونامی نتیجه زمین لرزه های زیر آب است، در 20٪ باقی مانده - فوران های آتشفشانی و رانش زمین. در نتیجه زمین لرزه، قسمت پایین به صورت عمودی جابجا می شود: یک قسمت از آن پایین می رود و قسمت دیگر به موازات آن بالا می رود. ارتعاشات با قدرت های مختلف روی سطح مخزن ایجاد می شود.

قاتلان غیرعادی

آنها همچنین به عنوان سرگردان، هیولا، غیرعادی و بیشتر در اقیانوس ها شناخته می شوند.

حتی 30-40 سال پیش، داستان های ملوانان در مورد نوسانات غیرعادی آب، افسانه تلقی می شد، زیرا گزارش های شاهدان عینی در تئوری ها و محاسبات علمی موجود نمی گنجید. ارتفاع 21 متر حد نوسانات اقیانوسی و دریایی در نظر گرفته شد.

دلیل اصلی تشکیل امواج وزش باد بر روی آب است. بنابراین، بزرگی موج بستگی به قدرت و زمان برخورد آن دارد. در اثر وزش باد، ذرات آب به سمت بالا بالا می روند، گاهی اوقات از سطح جدا می شوند، اما پس از مدتی تحت تأثیر گرانش طبیعی، ناگزیر به پایین سقوط می کنند. از دور ممکن است به نظر برسد که موج در حال حرکت به سمت جلو است، اما در واقع، اگر این موج، البته، سونامی نباشد، (سونامی ماهیت وقوع متفاوتی دارد) فقط سقوط می کند و بالا می رود. به عنوان مثال، پرنده دریایی که بر روی سطح دریای مواج فرود آمده است، بر روی امواج تاب می خورد، اما از جای خود حرکت نمی کند.

فقط در نزدیکی ساحل، جایی که دیگر عمیق نیست، آب به جلو حرکت می کند و به سمت ساحل می رود. به هر حال، ملوانان باتجربه درجه ناهمواری دریا را با نگاه کردن به خط الراس اسپری از قطرات شکسته که یک تاج روی یک موج تشکیل می دهند، تعیین می کنند، اگر یک پشته و کف روی آن به تازگی تشکیل شده باشد، وضعیت دریا 3 نقطه است.

موج دریا به چه نوع موجی گفته می شود؟

امواج روی دریا می توانند حتی بدون باد نیز وجود داشته باشند. در دریا پس از طوفان شدید، هنگامی که باد خاموش می شود، تشکیل می شود، اما به دلیل توده بزرگ آب که توسط باد به حرکت در می آید و پدیده ای به نام رزونانس، امواج به نوسان خود ادامه می دهند. لازم به ذکر است که چنین امواجی چندان ایمن تر از طوفان نیستند و به راحتی می توانند کشتی یا قایق را با ملوانان کم تجربه واژگون کنند.

امواج توسط باد ایجاد می شوند. طوفان بادهایی را ایجاد می کند که بر سطح آب تأثیر می گذارد و در نتیجه موج هایی ایجاد می کند، درست مانند موج هایی که در فنجان قهوه شما پس از موج سواری هنگام وزش روی آن ایجاد می شود. خود باد را می توان در نقشه های پیش بینی آب و هوا مشاهده کرد: این مناطق کم فشار هستند. هر چه غلظت آنها بیشتر باشد باد شدیدتر خواهد بود. امواج کوچک (مویرگی) ابتدا در جهتی حرکت می کنند که باد در آن می وزد. هر چه باد شدیدتر و طولانی‌تر می‌وزد، تأثیر آن بر سطح آب بیشتر می‌شود. با گذشت زمان، امواج شروع به افزایش اندازه می کنند. همانطور که باد به وزش ادامه می دهد و امواجی که ایجاد می کند تحت تاثیر آن قرار می گیرند، امواج کوچک شروع به رشد می کنند. تاثیر باد بر آنها بیشتر از سطح آب آرام است. اندازه موج بستگی به سرعت باد تشکیل دهنده آن دارد. باد با سرعت ثابت معینی می تواند موجی با اندازه مشخص ایجاد کند. و به محض اینکه موج به حداکثر اندازه ممکن برای یک باد معین رسید، "به طور کامل شکل می گیرد". امواج تولید شده دارای سرعت و دوره های موج متفاوتی هستند. (برای جزئیات بیشتر به بخش اصطلاحات موج مراجعه کنید.) امواج دوره طولانی سریعتر از همتایان کندتر خود مسافت بیشتری را طی می کنند. هنگامی که امواج از منبع باد دور می شوند (تکثیر)، خطوط موج سواری را تشکیل می دهند (متورم می شوند) که به ناچار روی ساحل می غلتند. احتمالاً قبلاً با مفهوم "مجموعه موج" آشنا هستید! امواجی که دیگر تحت تأثیر باد تولید کننده آنها قرار نمی گیرند چاه زمین نامیده می شوند. این دقیقا همان چیزی است که موج سواران به دنبال آن هستند! چه چیزی بر اندازه موج سواری (تورم) تأثیر می گذارد؟سه عامل اصلی وجود دارد که بر اندازه امواج در دریای آزاد تأثیر می گذارد: سرعت باد - هر چه بیشتر باشد، موج بزرگتر خواهد بود. مدت وزش باد مشابه باد قبلی است. واکشی (فچ، "منطقه پوشش") - دوباره، هر چه منطقه پوشش بزرگتر باشد، موج بزرگتر تشکیل می شود. به محض اینکه وزش باد بر آنها اثر نمی گذارد، امواج انرژی خود را از دست می دهند. آن‌ها حرکت خواهند کرد تا زمانی که برآمدگی‌های بستر دریا یا سایر موانع سر راهشان (مثلاً یک جزیره بزرگ) تمام انرژی را جذب کند. چندین عامل وجود دارد که بر اندازه موج در یک مکان موج سواری خاص تأثیر می گذارد. از جمله:جهت موج سواری (تورم) - آیا این اجازه می دهد که تورم به محل مورد نیاز ما برسد؟ کف اقیانوس - تورمی که از اعماق اقیانوس به سمت صخره حرکت می کند، امواج بزرگی را با بشکه هایی در داخل تشکیل می دهد. یک طاقچه کم عمق و طولانی که به سمت ساحل امتداد می یابد، امواج را کاهش می دهد و آنها انرژی خود را از دست می دهند. جزر و مد - برخی از ورزش ها کاملاً به آن وابسته هستند. در بخش نحوه ظاهر شدن بهترین امواج بیشتر بدانید