Vague(Vague, déferlement, mer) - formé en raison de l'adhésion de particules de liquide et d'air ; glissant le long de la surface lisse de l'eau, l'air crée d'abord des ondulations, et ensuite seulement, agissant sur ses surfaces inclinées, développe progressivement l'agitation de la masse d'eau. L'expérience a montré que les particules d'eau ne se déplacent pas vers l'avant ; se déplace uniquement verticalement. Les vagues marines sont le mouvement de l'eau à la surface de la mer qui se produit à certains intervalles.

Le point culminant de la vague s'appelle peigne ou le sommet de la vague, et le point le plus bas est seul. Hauteur d'une vague est la distance de la crête à sa base, et longueur c'est la distance entre deux crêtes ou semelles. Le temps entre deux crêtes ou creux est appelé période vagues.

Les raisons principales

En moyenne, la hauteur d'une vague lors d'une tempête dans l'océan atteint 7 à 8 mètres, elle peut généralement s'étendre en longueur - jusqu'à 150 mètres et jusqu'à 250 mètres lors d'une tempête.

Dans la plupart des cas, les vagues marines sont formées par le vent. La force et la taille de ces vagues dépendent de la force du vent, ainsi que de sa durée et de son « accélération » - la longueur du trajet le long duquel le vent agit sur l'eau. surface. Parfois, les vagues qui frappent la côte peuvent provenir de milliers de kilomètres de la côte. Mais il existe de nombreux autres facteurs dans l'apparition des vagues marines : ce sont les forces de marée de la Lune et du Soleil, les fluctuations de la pression atmosphérique, les éruptions de volcans sous-marins, les tremblements de terre sous-marins et le mouvement des navires.

Les vagues observées dans d’autres plans d’eau peuvent être de deux types :

1) Vent créé par le vent, prenant un caractère stable après que le vent cesse d'agir et appelé vagues établies, ou gonflement ; Les vagues de vent sont créées par l'action du vent (mouvement des masses d'air) à la surface de l'eau, c'est-à-dire par injection. La raison des mouvements oscillatoires des vagues devient facile à comprendre si l’on remarque l’effet du même vent sur la surface d’un champ de blé. L'inconstance des flux de vent, qui créent des vagues, est bien visible.

2) Des vagues de mouvement, ou ondes stationnaires, se forment à la suite de fortes secousses au fond lors de tremblements de terre ou excitées, par exemple, par un changement brusque de la pression atmosphérique. Ces vagues sont également appelées vagues simples.

Contrairement aux marées et aux courants, les vagues ne déplacent pas de masses d’eau. Les vagues bougent, mais l'eau reste en place. Un bateau qui tangue sur les vagues ne s'envole pas avec la vague. Elle ne pourra se déplacer légèrement le long d'une pente inclinée que grâce à la force de gravité terrestre. Les particules d'eau dans une vague se déplacent le long d'anneaux. Plus ces anneaux sont éloignés de la surface, plus ils deviennent petits et finissent par disparaître complètement. Étant dans un sous-marin à une profondeur de 70 à 80 mètres, vous ne ressentirez pas l'effet des vagues de la mer, même lors des tempêtes les plus violentes en surface.

Types de vagues de mer

Les vagues peuvent parcourir de grandes distances sans changer de forme et sans perdre pratiquement aucune énergie, longtemps après que le vent qui les a provoquées se soit calmé. En se brisant sur le rivage, les vagues libèrent une énorme énergie accumulée au cours du voyage. La force des vagues qui se brisent continuellement modifie la forme du rivage de différentes manières. Les vagues qui s'étendent et roulent lavent le rivage et sont donc appelées constructif. Les vagues s'écrasant sur le rivage le détruisent progressivement et emportent les plages qui le protègent. C'est pourquoi on les appelle destructeur.

Les vagues basses, larges et arrondies s'éloignant du rivage sont appelées houles. Les vagues font décrire aux particules d’eau des cercles et des anneaux. La taille des anneaux diminue avec la profondeur. À mesure que la vague s'approche du rivage en pente, les particules d'eau qu'elle contient décrivent des ovales de plus en plus aplatis. En approchant du rivage, les vagues de la mer ne parviennent plus à fermer leurs ovales et la vague se brise. En eau peu profonde, les particules d’eau ne peuvent plus fermer leurs ovales et la vague se brise. Les promontoires sont formés de roches plus dures et s’érodent plus lentement que les sections adjacentes de la côte. Des vagues abruptes et hautes minent les falaises rocheuses à la base, créant des niches. Les falaises s'effondrent parfois. La terrasse, lissée par les vagues, est tout ce qui reste des rochers détruits par la mer. Parfois, l'eau monte le long des fissures verticales de la roche jusqu'au sommet et jaillit à la surface, formant un entonnoir. La force destructrice des vagues élargit les fissures de la roche, formant des grottes. Lorsque les vagues usent le rocher des deux côtés jusqu'à ce qu'elles se rejoignent, des arches se forment. Lorsque le sommet de l’arc tombe dans la mer, des piliers en pierre subsistent. Leurs fondations sont ébranlées et les piliers s’effondrent, formant des rochers. Les galets et le sable de la plage sont le résultat de l'érosion.

Les vagues destructrices érodent progressivement la côte et emportent le sable et les galets des plages maritimes. Amenant tout le poids de leur eau et de leurs matières emportées sur les pentes et les falaises, les vagues détruisent leur surface. Ils injectent de l'eau et de l'air dans chaque fissure, dans chaque crevasse, souvent avec une énergie explosive, séparant et affaiblissant progressivement les roches. Les fragments de roche brisés sont utilisés pour une destruction ultérieure. Même les roches les plus dures sont progressivement détruites et la terre sur le rivage change sous l'influence des vagues. Les vagues peuvent détruire le bord de mer à une vitesse incroyable. Dans le Lincolnshire, en Angleterre, l’érosion (destruction) progresse au rythme de 2 m par an. Depuis 1870, date à laquelle le plus grand phare des États-Unis a été construit au cap Hatteras, la mer a emporté les plages situées à 426 m à l'intérieur des terres.

Tsunami

Tsunami Ce sont des vagues d’une énorme puissance destructrice. Ils sont provoqués par des tremblements de terre sous-marins ou des éruptions volcaniques et peuvent traverser les océans plus rapidement qu'un avion à réaction : 1 000 km/h. Dans les eaux profondes, ils peuvent mesurer moins d'un mètre, mais, à l'approche du rivage, ils ralentissent et grandissent jusqu'à 30 à 50 mètres avant de s'effondrer, inondant le rivage et emportant tout sur leur passage. 90 % de tous les tsunamis enregistrés se sont produits dans l’océan Pacifique.

Les raisons les plus courantes.

Environ 80 % des cas de génération de tsunami sont tremblements de terre sous-marins. Lors d'un tremblement de terre sous l'eau, un déplacement vertical mutuel du fond se produit : une partie du fond s'enfonce et une partie monte. Des mouvements oscillatoires se produisent verticalement à la surface de l’eau, tendant à revenir au niveau initial – le niveau moyen de la mer – et à générer une série de vagues. Tous les tremblements de terre sous-marins ne sont pas accompagnés d'un tsunami. Le tsunamigène (c'est-à-dire générer une vague de tsunami) est généralement un tremblement de terre dont la source est peu profonde. Le problème de la reconnaissance de la tsunamigénicité d'un tremblement de terre n'a pas encore été résolu et les services d'alerte sont guidés par la magnitude du tremblement de terre. Les tsunamis les plus puissants sont générés dans les zones de subduction. De plus, il est nécessaire que le choc sous-marin résonne avec les oscillations des vagues.

Glissements de terrain. Les tsunamis de ce type se produisent plus fréquemment qu'on ne l'avait estimé au XXe siècle (environ 7 % de tous les tsunamis). Souvent, un tremblement de terre provoque un glissement de terrain et génère également une vague. Le 9 juillet 1958, un tremblement de terre en Alaska provoque un glissement de terrain dans la baie de Lituya. Une masse de glace et de roches terrestres s'est effondrée d'une hauteur de 1 100 m. Une vague s'est formée qui a atteint une hauteur de plus de 524 m sur la rive opposée de la baie. Les cas de ce type sont assez rares et ne sont pas considérés comme une norme. . Mais les glissements de terrain sous-marins se produisent beaucoup plus souvent dans les deltas fluviaux, qui ne sont pas moins dangereux. Un tremblement de terre peut provoquer un glissement de terrain et, par exemple, en Indonésie, où la sédimentation du plateau continental est très importante, les tsunamis liés aux glissements de terrain sont particulièrement dangereux, car ils se produisent régulièrement, provoquant des vagues locales de plus de 20 mètres de haut.

Éruptions volcaniques représentent environ 5 % de tous les tsunamis. Les grandes éruptions sous-marines ont le même effet que les tremblements de terre. Dans les grandes explosions volcaniques, non seulement des vagues sont générées par l'explosion, mais l'eau remplit également les cavités du matériau en éruption ou même la caldeira, ce qui entraîne une longue onde. Un exemple classique est le tsunami généré après l’éruption du Krakatoa en 1883. D'énormes tsunamis provenant du volcan Krakatoa ont été observés dans les ports du monde entier et ont détruit au total plus de 5 000 navires et tué environ 36 000 personnes.

Signes d'un tsunami.

• Rapide et soudain le retrait de l'eau du rivage sur une distance considérable et l'assèchement du fond. Plus la mer recule, plus les vagues du tsunami peuvent être hautes. Les gens qui sont sur le rivage et qui ne connaissent pas dangers, peuvent séjourner par curiosité ou pour ramasser des poissons et des coquillages. Dans ce cas, il est nécessaire de quitter le rivage le plus tôt possible et de s'en éloigner le plus possible - cette règle doit être suivie lorsque, par exemple, au Japon, sur la côte indonésienne de l'océan Indien ou au Kamtchatka. Dans le cas d'un télétsunami, la vague s'approche généralement sans que l'eau ne recule.
• Tremblement de terre. L'épicentre d'un tremblement de terre se trouve généralement dans l'océan. Sur la côte, le séisme est généralement beaucoup plus faible et il arrive souvent qu'il n'y ait aucun séisme. Dans les régions sujettes aux tsunamis, il existe une règle selon laquelle si un tremblement de terre est ressenti, il vaut mieux s'éloigner de la côte et en même temps gravir une colline, se préparant ainsi à l'avance à l'arrivée de la vague.
• Dérive inhabituelle glace et autres objets flottants, formation de fissures dans la banquise côtière.
• D'énormes failles inversées aux bords des glaces et des récifs stationnaires, formation de foules et de courants.

vagues scélérates

vagues scélérates(Vagues itinérantes, vagues monstres, vagues anormales - vagues anormales) - les vagues géantes qui surgissent dans l'océan, atteignant plus de 30 mètres de haut, ont un comportement inhabituel pour les vagues marines.

Il y a à peine 10 ou 15 ans, les scientifiques considéraient les histoires de marins sur les gigantesques vagues meurtrières qui surgissaient de nulle part et coulaient des navires comme du simple folklore maritime. Pendant longtemps vagues errantesétaient considérées comme une fiction, car elles ne rentraient dans aucun modèle mathématique existant à l'époque pour calculer leur apparition et leur comportement, car des vagues d'une hauteur supérieure à 21 mètres ne peuvent pas exister dans les océans de la planète Terre.

L'une des premières descriptions d'une vague monstre remonte à 1826. Sa hauteur dépassait les 25 mètres et il a été aperçu dans l'océan Atlantique, près du golfe de Gascogne. Personne n'a cru à ce message. Et en 1840, le navigateur Dumont d'Urville risqua de se présenter à une réunion de la Société géographique française et de déclarer qu'il avait vu de ses propres yeux une vague de 35 mètres. Mais il y a des histoires d'énormes vagues fantômes. qui apparaissait soudainement au milieu de l'océan même avec peu de tempête, et leur inclinaison ressemblait à de véritables murs d'eau, elle devenait de plus en plus grande.

Preuve historique des vagues scélérates

Ainsi, en 1933, le navire de la marine américaine Ramapo fut pris dans une tempête dans l'océan Pacifique. Pendant sept jours, le navire fut secoué par les vagues. Et le matin du 7 février, un puits d'une hauteur incroyable s'est soudainement glissé par derrière. Tout d’abord, le navire a été jeté dans un abîme profond, puis soulevé presque verticalement sur une montagne d’eau écumante. L'équipage, qui a eu la chance de survivre, a enregistré une hauteur de vague de 34 mètres. Il se déplaçait à une vitesse de 23 m/sec, soit 85 km/h. Jusqu’à présent, cela est considéré comme la vague scélérate la plus élevée jamais mesurée.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, en 1942, le paquebot Queen Mary a transporté 16 000 militaires américains de New York au Royaume-Uni (d'ailleurs, un record pour le nombre de personnes transportées sur un navire). Soudain, une vague de 28 mètres est apparue. "Le pont supérieur était à sa hauteur habituelle, et tout à coup - tout à coup ! - il s'est effondré", se souvient le Dr Norval Carter, qui se trouvait à bord du navire malheureux. Le navire s'est incliné à un angle de 53 degrés. Si l'angle avait été supérieur de trois degrés, la mort aurait été inévitable. L'histoire de « Queen Mary » constitue la base du film hollywoodien « Poséidon ».

Cependant, le 1er janvier 1995, sur la plate-forme pétrolière Dropner, en mer du Nord, au large des côtes norvégiennes, une vague d'une hauteur de 25,6 mètres, appelée vague Dropner, a été enregistrée pour la première fois par des instruments. Le projet Maximum Wave nous a permis de porter un nouveau regard sur les causes de la mort des cargos secs qui transportaient des conteneurs et autres marchandises importantes. Des recherches plus approfondies ont enregistré pendant trois semaines autour du globe plus de 10 vagues géantes uniques, dont la hauteur dépassait 20 mètres. Le nouveau projet s'appelle Wave Atlas et prévoit la compilation d'une carte mondiale des vagues monstres observées, ainsi que son traitement et son ajout ultérieurs.

Causes

Il existe plusieurs hypothèses sur les causes des vagues extrêmes. Beaucoup d’entre eux manquent de bon sens. Les explications les plus simples reposent sur l’analyse d’une simple superposition d’ondes de longueurs différentes. Les estimations montrent cependant que la probabilité de vagues extrêmes dans un tel système est trop faible. Une autre hypothèse intéressante suggère la possibilité de concentrer l’énergie des vagues dans certaines structures de courants de surface. Ces structures sont cependant trop spécifiques pour qu’un mécanisme de focalisation de l’énergie puisse expliquer l’apparition systématique d’ondes extrêmes. L’explication la plus fiable de l’apparition d’ondes extrêmes devrait être basée sur les mécanismes internes des ondes de surface non linéaires, sans impliquer de facteurs externes.

Il est intéressant de noter que ces vagues peuvent être à la fois des crêtes et des creux, ce qui est confirmé par des témoins oculaires. Des recherches plus approfondies portent sur les effets de non-linéarité des ondes de vent, qui peuvent conduire à la formation de petits groupes d'ondes (paquets) ou d'ondes individuelles (solitons) capables de parcourir de longues distances sans modifier de manière significative leur structure. De tels emballages ont également été observés à de nombreuses reprises dans la pratique. Les traits caractéristiques de tels groupes de vagues, confirmant cette théorie, sont qu'elles se déplacent indépendamment des autres vagues et ont une faible largeur (moins de 1 km), avec des hauteurs diminuant fortement sur les bords.

Cependant, il n’a pas encore été possible de clarifier complètement la nature des ondes anormales.

Les vagues que l’on a l’habitude de voir à la surface de la mer se forment principalement sous l’influence du vent. Cependant, les vagues peuvent également survenir pour d'autres raisons, alors on les appelle ;

Marée, formée sous l'influence des forces de marée de la Lune et du Soleil ;

La pression barique, qui se produit lors de changements brusques de la pression atmosphérique ;

Sismique (tsunami) formé à la suite d'un tremblement de terre ou d'une éruption volcanique ;

Problèmes liés au navire qui surviennent lorsque le navire est en mouvement.

Les vagues de vent sont prédominantes à la surface des mers et des océans. Les ondes de marée, sismiques, de pression et de navire n'ont pas d'effet significatif sur la navigation des navires en haute mer, nous ne nous attarderons donc pas sur leur description. Les vagues de vent sont l'un des principaux facteurs hydrométéorologiques qui déterminent la sécurité et l'efficacité économique de la navigation, car la vague, se déplaçant sur le navire, le frappe, le secoue, heurte le côté, inonde les ponts et les superstructures et réduit la vitesse. Le mouvement crée des gîtes dangereux, rend difficile la détermination de la position du navire et épuise grandement l'équipage. En plus de la perte de vitesse, les vagues font lacet le navire et s'écartent du cap donné, et pour le maintenir, un déplacement constant du gouvernail est nécessaire.

Les vagues de vent sont le processus de formation, de développement et de propagation des vagues induites par le vent à la surface de la mer. Les vagues de vent ont deux caractéristiques principales. La première caractéristique est l’irrégularité : désordre dans la taille et la forme des vagues. Une vague n’en répète pas une autre ; une grande vague peut être suivie d’une petite, ou peut-être d’une vague encore plus grande ; Chaque vague individuelle change continuellement de forme. Les crêtes des vagues se déplacent non seulement dans la direction du vent, mais également dans d’autres directions. Une structure aussi complexe de la surface de la mer perturbée s'explique par la nature vortex et turbulente du vent qui forme les vagues. La deuxième caractéristique des vagues est la variabilité rapide de ses éléments dans le temps et dans l’espace et est également associée au vent. Cependant, la taille des vagues ne dépend pas seulement de la vitesse du vent ; la durée de son action, la superficie et la configuration de la surface de l'eau sont d'une importance significative. D’un point de vue pratique, il n’est pas nécessaire de connaître les éléments de chaque onde individuelle ou chaque vibration d’onde. Par conséquent, l'étude des vagues revient en fin de compte à identifier des modèles statistiques, qui sont exprimés numériquement par les dépendances entre les éléments des vagues et les facteurs qui les déterminent.

3.1.1. Éléments d'onde

Les éléments communs aux ondes sont (Fig. 25) :

Sommet - le point culminant de la crête de la vague ;

Le fond est le point le plus bas du creux des vagues ;

Hauteur (h) - dépassant le sommet de la vague ;

La longueur (L) est la distance horizontale entre les sommets de deux crêtes adjacentes sur un profil d'onde tracé dans la direction générale de propagation des ondes ;

Période (t) - l'intervalle de temps entre le passage de deux pics d'ondes adjacents à travers une verticale fixe ; en d’autres termes, c’est la période de temps pendant laquelle l’onde parcourt une distance égale à sa longueur ;

La pente (e) est le rapport entre la hauteur d'une vague donnée et sa longueur. La raideur de la vague en différents points du profil de la vague est différente. La raideur moyenne des vagues est déterminée par le rapport :

Riz. 25. Éléments de base des vagues.

Le front d'onde est une ligne sur le plan d'une surface rugueuse, passant le long des sommets de la crête d'une vague donnée, qui sont déterminés par un ensemble de profils d'ondes tracés parallèlement à la direction générale de propagation des ondes.

Pour la navigation, les éléments des vagues tels que la hauteur, la période, la longueur, l'inclinaison et la direction générale du mouvement des vagues sont de la plus haute importance. Tous dépendent des paramètres du flux du vent (vitesse et direction du vent), de sa longueur (accélération) sur la mer et de la durée de son action.

Selon les conditions de formation et de propagation, les ondes de vent peuvent être divisées en quatre types.

Vent - un système de vagues qui, au moment de l'observation, est sous l'influence du vent qui le provoque. Les directions de propagation des ondes de vent et du vent en eau profonde ne coïncident ou ne diffèrent généralement pas de plus de quatre points (45°).

Les vagues de vent se caractérisent par le fait que leur pente sous le vent est plus raide que celle au vent, de sorte que les sommets des crêtes s'effondrent généralement, formant de l'écume, ou sont même arrachés par des vents forts. Lorsque les vagues pénètrent dans les eaux peu profondes et s’approchent du rivage, les directions de propagation des vagues et du vent peuvent différer de plus de 45°.

Houle - vagues induites par le vent qui se propagent dans la zone de formation de vagues après que le vent s'affaiblit et/ou change de direction, ou vagues induites par le vent qui proviennent de la zone de formation de vagues vers une autre zone où le vent souffle à une vitesse différente. et/ou une direction différente. Un cas particulier de houle qui se propage en l’absence de vent est appelé houle morte.

Mixte - vagues formées à la suite de l'interaction des vagues de vent et de la houle.

Transformation des vagues de vent - changements dans la structure des vagues de vent avec changements de profondeur. Dans ce cas, la forme des vagues est déformée, elles deviennent plus raides et plus courtes, et à faible profondeur, ne dépassant pas la hauteur de la vague, les crêtes de cette dernière se renversent et les vagues sont détruites.

Dans leur apparence, les vagues de vent se caractérisent par différentes formes.

L'ondulation est la forme initiale de développement d'ondes de vent qui se produit sous l'influence d'un vent faible ; Les crêtes des vagues ressemblent à des écailles lorsqu'elles ondulent.

Les ondes tridimensionnelles sont un ensemble d'ondes dont la longueur moyenne de crête est plusieurs fois supérieure à la longueur d'onde moyenne.

Les vagues régulières sont des vagues dans lesquelles la forme et les éléments de toutes les vagues sont les mêmes.

La foule est une perturbation chaotique résultant de l’interaction de vagues se déplaçant dans des directions différentes.

Les vagues déferlant sur les berges, les récifs ou les rochers sont appelées déferlantes. Les vagues qui se brisent dans la zone côtière sont appelées surf. Le long des côtes escarpées et à proximité des installations portuaires, les vagues prennent la forme d'une houle inversée.

Les vagues à la surface de la mer sont divisées en vagues libres, lorsque la force qui les a provoquées cesse d'agir et que les vagues se déplacent librement, et forcées, lorsque la force qui a provoqué la formation des vagues ne s'arrête pas.

Sur la base de la variabilité des éléments des vagues au fil du temps, elles sont divisées en vagues stables, c'est-à-dire en vagues de vent, dans lesquelles les caractéristiques statistiques des vagues ne changent pas au fil du temps, et en vagues en développement ou atténuées, qui changent leurs éléments au fil du temps.

Selon leur forme, les ondes sont divisées en deux dimensions - un ensemble d'ondes dont la longueur moyenne de crête est plusieurs fois supérieure à la longueur d'onde moyenne, en trois dimensions - un ensemble d'ondes dont la longueur moyenne de crête est plusieurs fois supérieure à la longueur d'onde , et solitaire, n'ayant qu'une crête en forme de dôme sans semelle.

En fonction du rapport entre la longueur d'onde et la profondeur de la mer, les vagues sont divisées en vagues courtes, dont la longueur est nettement inférieure à la profondeur de la mer, et longues, dont la longueur est supérieure à la profondeur de la mer.

Selon la nature du mouvement de la forme d'onde, ils peuvent être en translation, dans lesquels il y a un mouvement visible de la forme d'onde, et debout, sans mouvement. En fonction de la localisation des ondes, elles sont divisées en surfaces et internes. Les ondes internes se forment à l'une ou l'autre profondeur à l'interface entre des couches d'eau de densités différentes.

3.1.2. Méthodes de calcul des éléments d'onde

Le mouvement de rotation des particules d'eau successivement localisées, décalées d'un angle de phase au moment initial du mouvement, crée l'apparence d'un mouvement de translation : les particules individuelles se déplacent sur des orbites fermées, tandis que le profil des vagues se déplace en translation dans la direction du vent. La théorie des ondes trochoïdales a permis de justifier mathématiquement la structure des ondes individuelles et de relier leurs éléments les uns aux autres. Des formules ont été obtenues qui ont permis de calculer des éléments d'onde individuels

Il convient de noter que la théorie des ondes trochoïdales n'est valable que pour les ondes bidimensionnelles régulières, qui sont observées dans le cas des vagues de vent libre - houle. Dans les vagues de vent tridimensionnelles, les trajectoires orbitales des particules ne sont pas des orbites circulaires fermées, car sous l'influence du vent, un transfert horizontal d'eau se produit à la surface de la mer dans le sens de propagation des vagues.

La théorie trochoïdale des vagues marines ne révèle pas le processus de leur développement et de leur atténuation, ni le mécanisme de transfert d'énergie du vent aux vagues. En attendant, il est nécessaire de résoudre précisément ces problèmes afin d'obtenir des dépendances fiables pour le calcul des éléments des vagues de vent.

Par conséquent, le développement de la théorie des vagues de mer a suivi la voie du développement de liens théoriques et empiriques entre le vent et les vagues, en tenant compte de la diversité des vagues réelles du vent de mer et de la nature non stationnaire du phénomène, c'est-à-dire en prenant en compte leur développement et leur atténuation.

En général, les formules de calcul des éléments des vagues de vent peuvent être exprimées en fonction de plusieurs variables.

H, t, L, C = f (W , D t, H),

Où W est la vitesse du vent ; D - accélération, t - durée de l'action du vent ; H - profondeur de la mer.

Pour les zones de mer peu profondes, les dépendances peuvent être utilisées pour calculer la hauteur et la longueur des vagues.

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

Pour les zones de haute mer, les éléments de vague dont la probabilité de hauteur est de 5 %, et les valeurs moyennes de longueur d'onde sont calculées en fonction des dépendances :

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

L = 0,3lW 0,66 D 0,64 A.

Le coefficient A est calculé à l'aide de la formule

À l'Institut océanographique d'État, sur la base de la théorie statistique spectrale des vagues, des liens graphiques ont été obtenus entre les éléments des vagues et la vitesse du vent, la durée de son action et la longueur de son accélération. Ces dépendances doivent être considérées comme les plus fiables, donnant des résultats acceptables, sur la base desquels des nomogrammes permettant de calculer la hauteur des vagues ont été construits au Centre hydrométéorologique de l'URSS (V.S. Krasyuk). Le nomogramme (Fig. 26) est divisé en quatre quadrants (I-IV) et consiste en une série de graphiques disposés dans un certain ordre.

Dans le quadrant I (en partant du coin inférieur droit) du nomogramme, est donnée une grille de degrés dont chaque division (horizontalement) correspond à 1° du méridien à une latitude donnée (de 70 à 20° N) pour les cartes à une échelle de 1:15 000000 projections stéréographiques polaires. La grille de degrés est nécessaire pour convertir la distance entre les isobares n et le rayon de courbure des isobares R, mesurés sur des cartes à une échelle différente, à une échelle de 1:15 000000. Dans ce cas, on détermine la distance entre les isobares n et le rayon de courbure des isobares R en degrés méridiens à une latitude donnée. Le rayon de courbure des isobares R est le rayon du cercle avec lequel la section de l'isobare passant par ou à proximité du point pour lequel le calcul est effectué a le plus grand contact. Elle est déterminée à l'aide d'un mètre en le sélectionnant de telle sorte qu'un arc tiré du centre trouvé coïncide avec une section donnée de l'isobare. Ensuite, sur une grille de degrés, on trace les valeurs mesurées à une latitude donnée, exprimées en degrés du méridien, et à l'aide d'un compas on détermine le rayon de courbure des isobares et la distance entre les isobares, correspondant à une échelle de 1:15 000 000.

Riz. 26. Nomogramme pour calculer les éléments des vagues et la vitesse du vent à partir de cartes de champs de pression de surface, où les isobares sont tracées à des intervalles de 5 mbar (a) et 8 mbar (b). 1 - hiver, 2 - été.

Dans le quadrant IV se trouvent des courbes qui permettent de déterminer la hauteur des vagues dites significatives (h 3H), qui ont une probabilité de 12,5%, en fonction de la vitesse du vent, de l'accélération ou de la durée de l'action du vent.

S'il est possible, lors de la détermination de la hauteur des vagues, d'utiliser non seulement des données sur la vitesse du vent, mais également sur l'accélération et la durée du vent, le calcul est effectué en utilisant l'accélération et la durée du vent (en heures). Pour ce faire, à partir du quadrant III du nomogramme on abaisse la perpendiculaire non pas à la courbe d'accélération, mais à la courbe de durée du vent (6 ou 12 heures). A partir des résultats obtenus (en termes d'accélération et de durée), la plus petite valeur de la hauteur des vagues est retenue.

Le calcul à l'aide du nomogramme proposé ne peut être effectué que pour les zones de « mer profonde », c'est-à-dire pour les zones où la profondeur de la mer n'est pas inférieure à la moitié de la longueur d'onde. Lorsque l'accélération dépasse 500 km ou que la durée du vent dépasse 12 heures, la dépendance de la hauteur des vagues au vent correspondant aux conditions océaniques est utilisée (courbe épaissie dans le quadrant IV).

Ainsi, pour déterminer la hauteur des vagues en un point donné, il faut effectuer les opérations suivantes :

A) trouver le rayon de courbure de l'isobare R passant par un point donné ou à proximité de celui-ci (à l'aide d'un compas par sélection). Le rayon de courbure des isobares n'est déterminé que dans le cas de courbure cyclonique (dans les cyclones et les creux) et est exprimé en degrés méridiens ;

B) déterminer la différence de pression n en mesurant la distance entre les isobares adjacentes dans la zone du point sélectionné ;

C) en utilisant les valeurs trouvées de R et n, en fonction de la période de l'année, on trouve la vitesse du vent W ;

D) connaissant la vitesse du vent W et l'accélération D ou la durée du vent (6 ou 12 heures), on retrouve la hauteur des vagues significatives (h 3H).

L'accélération se présente comme suit. A partir de chaque point pour lequel la hauteur des vagues est calculée, une ligne de courant est tracée dans le sens contraire au vent jusqu'à ce que sa direction change par rapport à la direction initiale d'un angle de 45° ou atteigne le rivage ou la lisière des glaces. Ce sera approximativement l'accélération ou la trajectoire du vent, le long de laquelle les vagues devraient se former pour arriver à un point donné.

La durée de l'action du vent est définie comme le temps pendant lequel la direction du vent reste inchangée ou ne s'écarte pas de plus de ±22,5° par rapport à l'originale.

D'après le nomogramme de la Fig. 26a, vous pouvez déterminer la hauteur des vagues à partir d'une carte du champ de pression de surface, sur laquelle sont tracées des isobares passant par 5 mbar. Si les isobares sont tracées à 8 mbar, alors le nomogramme illustré à la Fig. 26 b.

La période et la longueur des vagues peuvent être calculées à partir des données sur la vitesse du vent et la hauteur des vagues. Un calcul approximatif de la période des vagues peut être effectué à l'aide du graphique (Fig. 27), qui montre la relation entre les périodes et la hauteur des vagues de vent à différentes vitesses de vent (W). La longueur d'onde est déterminée par sa période et la profondeur de la mer en un point donné selon le graphique (Fig. 28).

De nombreux phénomènes naturels sont considérés comme allant de soi par les humains. Nous sommes habitués à l'été, à l'automne, à l'hiver, à la pluie, à la neige, aux vagues et ne réfléchissons pas aux raisons. Et pourtant, pourquoi les vagues se forment-elles dans la mer ? Pourquoi des ondulations apparaissent-elles à la surface de l'eau même par temps calme ?

Origine

Il existe plusieurs théories expliquant l’apparition des vagues marines et océaniques. Ils se forment en raison de :

• changements de pression atmosphérique;
• flux et reflux;
• tremblements de terre sous-marins et éruptions volcaniques ;
• mouvements de navires;
• vent fort.

Pour comprendre le mécanisme de formation, vous devez vous rappeler que l'eau est agitée et vibre de manière forcée - à la suite d'un impact physique. Un caillou, un bateau ou une main qui le touche mettent la masse liquide en mouvement, créant des vibrations de différentes intensités.

Caractéristiques

Les vagues sont aussi le mouvement de l'eau à la surface d'un réservoir. Ils sont le résultat de l’adhésion de particules d’air et de liquide. Dans un premier temps, la symbiose eau-air provoque des ondulations à la surface de l’eau, puis provoque le déplacement de la colonne d’eau.

La taille, la longueur et la force varient en fonction de la force du vent. Lors d'une tempête, de puissants piliers s'élèvent à 8 mètres et s'étendent sur près d'un quart de kilomètre de long.

Parfois, la force est si destructrice qu’elle frappe la bande côtière, arrache parasols, douches et autres bâtiments de plage et démolit tout sur son passage. Et ce malgré le fait que des oscillations se forment à plusieurs milliers de kilomètres des côtes.

Toutes les vagues peuvent être divisées en 2 catégories :

• vent;
• debout.

Vent

Ceux du vent, comme leur nom l'indique, se forment sous l'influence du vent. Ses rafales balayent tangentiellement, pompant l’eau et la forçant à se déplacer. Le vent pousse la masse liquide devant lui, mais la gravité ralentit le processus et la repousse. Les mouvements en surface résultant de l'influence de deux forces ressemblent à des montées et des descentes. Leurs sommets sont appelés crêtes et leurs bases, semelles.

Après avoir découvert pourquoi les vagues se forment sur la mer, la question reste ouverte : pourquoi effectuent-elles des mouvements oscillatoires de haut en bas ? L'explication est simple : la variabilité du vent. Il arrive rapidement et impétueusement, puis s'apaise. La hauteur de la crête et la fréquence des oscillations dépendent directement de sa force et de sa puissance. Si la vitesse de déplacement et la force des courants d'air dépassent la norme, une tempête éclate. Une autre raison est l’énergie renouvelable.

Énergie renouvelable

Parfois la mer est complètement calme, mais des vagues se forment. Pourquoi? Les océanographes et géographes attribuent ce phénomène aux énergies renouvelables. Les vibrations de l'eau sont sa source et son moyen de maintenir son potentiel pendant longtemps.

Dans la vie, ça ressemble à ça. Le vent crée une certaine quantité de vibrations dans une étendue d’eau. L'énergie de ces vibrations durera plusieurs heures. Pendant ce temps, les formations liquides parcourent des dizaines de kilomètres et « s'amarrent » dans les zones où il fait beau, où il n'y a pas de vent et où le plan d'eau est calme.

debout

Des vagues stationnaires ou uniques surviennent en raison de tremblements au fond de l'océan, caractéristiques des tremblements de terre, des éruptions volcaniques, ainsi que d'un changement brusque de la pression atmosphérique.

Ce phénomène s’appelle une seiche, qui se traduit du français par « balancer ». Les seiches sont typiques des baies, des baies et de certaines mers ; elles constituent un danger pour les plages, les structures de la bande côtière, les navires amarrés au quai et les personnes à bord.

Constructif et destructeur

Les formations qui parcourent de longues distances sans changer de forme ni perdre d’énergie heurtent le rivage et se brisent. De plus, chaque houle a un effet différent sur la bande côtière. S’il emporte le rivage, il est classé comme constructif.

La montée de l'eau destructrice frappe la côte avec sa puissance, la détruisant, emportant progressivement le sable et les cailloux de la bande de plage. Dans ce cas, le phénomène naturel est qualifié de destructeur.

La destruction se décline en différents pouvoirs destructeurs. Parfois, il est si puissant qu’il effondre les pentes, fend les falaises et sépare les rochers. Avec le temps, même les roches les plus dures s’érodent. Le plus grand phare d'Amérique a été construit au cap Hatteras en 1870. Depuis, la mer s’est avancée de près de 430 mètres vers la côte, emportant la bande côtière et les plages. Ce n’est qu’un fait parmi des dizaines de faits.

Le tsunami est un type de formation d'eau destructrice caractérisée par un grand pouvoir destructeur. Leur vitesse atteint jusqu'à 1000 km/h. C'est plus élevé que celui d'un avion à réaction. En profondeur, la hauteur de la crête du tsunami est faible, mais près du rivage, elle ralentit, mais augmente en hauteur jusqu'à 20 mètres.

Dans 80 % des cas, les tsunamis sont le résultat de tremblements de terre sous-marins, dans les 20 % restants - d'éruptions volcaniques et de glissements de terrain. À la suite des tremblements de terre, le fond se déplace verticalement : une partie descend et l'autre partie monte parallèlement. Des vibrations de différentes intensités se forment à la surface du réservoir.

Tueurs anormaux

Ils sont également connus comme vagabonds, monstres, anormaux et plus communs dans les océans.

Il y a encore 30 à 40 ans, les histoires des marins sur les fluctuations anormales de l'eau étaient considérées comme des fables, car les témoignages oculaires ne correspondaient pas aux théories et calculs scientifiques existants. Une hauteur de 21 mètres était considérée comme la limite des fluctuations océaniques et marines.

La principale cause de la formation des vagues est le vent qui souffle sur l’eau. Par conséquent, l’ampleur de la vague dépend de la force et de la durée de son impact. En raison du vent, les particules d'eau montent, se détachent parfois de la surface, mais après un certain temps, sous l'influence de la gravité naturelle, elles tombent inévitablement. De loin, il peut sembler que la vague avance, mais en fait, si cette vague, bien sûr, n'est pas un tsunami (un tsunami a une nature d'occurrence différente), elle ne fait que descendre et monter. Ainsi, par exemple, un oiseau marin qui s'est posé à la surface d'une mer agitée se balancera sur les vagues, mais ne bougera pas de sa place.

Ce n'est que près du rivage, là où elle n'est plus profonde, que l'eau avance et roule sur le rivage. À propos, les marins expérimentés déterminent le degré de rugosité de la mer en regardant la crête d'embruns provenant de gouttes brisées formant une crête sur une vague ; si une crête et de l'écume dessus viennent de commencer à se former, alors l'état de la mer est de 3 points.

Quel type de vague marine s’appelle une vague ?

Les vagues sur la mer peuvent exister même sans vent ; il s'agit de tsunamis provoqués par des catastrophes naturelles comme des éruptions volcaniques sous-marines, et d'une vague que les marins appellent un run-up. Elle se forme en mer après une forte tempête, lorsque le vent s'est calmé, mais en raison de la grande masse d'eau mise en mouvement par le vent et d'un phénomène appelé résonance, les vagues continuent de se balancer. Il convient de noter que de telles vagues ne sont pas beaucoup plus sûres qu'une tempête et peuvent facilement faire chavirer un navire ou un bateau avec des marins inexpérimentés.

Les vagues sont créées par le vent. Les tempêtes créent des vents qui impactent la surface de l'eau, provoquant des ondulations, tout comme les ondulations de votre tasse de café après avoir surfé lorsque vous soufflez dessus. Le vent lui-même est visible sur les cartes météorologiques : ce sont des zones de basse pression. Plus leur concentration est grande, plus le vent sera fort. Les petites vagues (capillaires) se déplacent initialement dans la direction dans laquelle souffle le vent. Plus le vent souffle fort et longtemps, plus son impact sur la surface de l’eau est important. Au fil du temps, les vagues commencent à grossir. À mesure que le vent continue de souffler et que les vagues qu’il génère continuent d’en être affectées, les petites vagues commencent à se développer. Le vent a un effet plus important sur eux que sur une surface d'eau calme. La taille de la vague dépend de la vitesse du vent qui la forme. Un vent soufflant à une certaine vitesse constante pourra générer une vague d’une certaine taille. Et dès que la vague atteint sa taille maximale possible pour un vent donné, elle devient « entièrement formée ». Les vagues générées ont des vitesses et des périodes de vagues différentes. (Voir la section sur la terminologie des vagues pour plus de détails.) Les ondes de longue période se déplacent plus rapidement et parcourent de plus longues distances que leurs homologues plus lentes. En s'éloignant de la source du vent (propagation), les vagues forment des lignes de vagues (houles) qui roulent inévitablement sur le rivage. Vous connaissez probablement déjà le concept de « wave set » ! Les vagues qui ne sont plus affectées par le vent qui les a générées sont appelées puits de fond. C’est exactement ce que recherchent les surfeurs ! Qu'est-ce qui affecte la taille des vagues (houle) ? Il existe trois facteurs principaux qui influencent la taille des vagues en haute mer : La vitesse du vent : plus elle est élevée, plus la vague sera grosse. La durée du vent est similaire à la précédente. Fetch (fetch, « zone de couverture ») - encore une fois, plus la zone de couverture est grande, plus la vague est formée. Dès que le vent cesse de les affecter, les vagues commencent à perdre de leur énergie. Ils se déplaceront jusqu'à ce que les saillies des fonds marins ou d'autres obstacles sur leur passage (une grande île par exemple) absorbent toute l'énergie. Plusieurs facteurs influencent la taille de la vague à un endroit de surf particulier. Parmi eux: La direction des vagues (houle) - permettra-t-elle à la houle d'atteindre l'endroit dont nous avons besoin ? Fond océanique - une houle se déplaçant des profondeurs de l'océan vers un récif, forme de grosses vagues avec des barils à l'intérieur. Un long rebord peu profond s'étendant vers le rivage ralentira les vagues et elles perdront leur énergie. Marées - certains sports en dépendent complètement. Découvrez-en plus dans la section sur la façon dont les meilleures vagues apparaissent