Hullám(Hullám, hullám, tenger) - a folyadék és a levegő részecskéinek adhéziója miatt keletkezik; a víz sima felszínén csúszva eleinte hullámzást kelt a levegő, majd csak azután, ferde felületeire hatva, fokozatosan alakul ki a víztömeg izgatottsága. A tapasztalat azt mutatja, hogy a vízrészecskék nem mozognak előre; csak függőlegesen mozog. A tenger hullámai a víz mozgása a tenger felszínén, amely bizonyos időközönként jelentkezik.

A hullám legmagasabb pontját ún fésű vagy a hullám teteje, és a legalacsonyabb pont az egyetlen. Magasság hullám a gerinc és az alapja közötti távolság, és hossz ez a távolság két gerinc vagy talp között. A két csúcs vagy mélyedés közötti időt ún időszak hullámok.

Fő okok

Átlagosan egy hullám magassága vihar alatt az óceánban eléri a 7-8 métert, általában hosszan nyúlhat - akár 150 méterig, vihar alatt pedig akár 250 méterig.

A legtöbb esetben a tenger hullámait a szél képezi. Az ilyen hullámok erőssége és mérete függ a szél erősségétől, valamint annak időtartamától és „gyorsulásától” - az út hosszától, amelyen a szél hat a vízre. felület. A partot érő hullámok néha több ezer kilométerre is eredhetnek a parttól. De sok más tényező is szerepet játszik a tengeri hullámok előfordulásában: ezek a Hold és a Nap árapály-ereje, a légköri nyomás ingadozása, a víz alatti vulkánok kitörése, a víz alatti földrengések és a tengeri hajók mozgása.

A többi víztestben megfigyelt hullámok kétféleek lehetnek:

1) Szél a szél által létrehozott, amelyek állandó jelleget vesznek fel, miután a szél megszűnik, és állandó hullámoknak vagy duzzadásnak nevezik; A szélhullámok a szél hatása (a légtömegek mozgása) következtében jönnek létre a víz felszínén, vagyis befecskendezése. A hullámok oszcilláló mozgásának oka könnyen érthetővé válik, ha egy búzatábla felületén ugyanazon szél hatását észleljük. Jól látható a hullámokat létrehozó széláramlások állandósága.

2) A mozgás hullámai, vagy állóhullámok, a földrengések során a fenéken erős remegés eredményeként jönnek létre, vagy például a légköri nyomás éles változása által gerjesztett. Ezeket a hullámokat egyedi hullámoknak is nevezik.

Az árapályokkal és az áramlatokkal ellentétben a hullámok nem mozgatják meg a víztömegeket. A hullámok mozognak, de a víz a helyén marad. A hullámokon ringó csónak nem úszik el a hullámmal. Csak a föld gravitációs erejének köszönhetően tud enyhén mozogni egy ferde lejtőn. A hullámban lévő vízrészecskék gyűrűk mentén mozognak. Minél távolabb vannak ezek a gyűrűk a felszíntől, annál kisebbek lesznek, és végül teljesen eltűnnek. 70-80 méter mélyen egy tengeralattjáróban tartózkodva a felszínen a legsúlyosabb vihar idején sem érzi a tenger hullámainak hatását.

A tengeri hullámok fajtái

A hullámok hatalmas távolságokat képesek megtenni anélkül, hogy megváltoztatnák alakjukat és gyakorlatilag nem veszítenének energiát, jóval azután, hogy az őket okozó szél elült. A partra törve a tenger hullámai hatalmas energiát szabadítanak fel, amely az utazás során felhalmozódott. A folyamatosan törő hullámok ereje különböző módon változtatja meg a part alakját. A terjedő és gördülő hullámok mossa a partot, ezért ún konstruktív. A partra csapódó hullámok fokozatosan elpusztítják és elmossák az őt védő strandokat. Ezért hívják őket pusztító.

Az alacsony, széles, lekerekített, a parttól távol eső hullámokat hullámzásnak nevezzük. A hullámok hatására a vízrészecskék köröket és gyűrűket írnak le. A gyűrűk mérete a mélységgel csökken. Ahogy a hullám közeledik a lejtős parthoz, a benne lévő vízrészecskék egyre laposabb oválisokat írnak le. A parthoz közeledve a tenger hullámai már nem tudják bezárni oválisukat, a hullám megtörik. Sekély vízben a vízrészecskék már nem tudják bezárni oválisukat, a hullám megtörik. A földnyelvek keményebb kőzetekből alakulnak ki, és lassabban erodálódnak, mint a part szomszédos szakaszai. A meredek, magas tengeri hullámok aláássák a sziklás sziklákat a tövében, fülkéket hozva létre. A sziklák néha összeomlanak. A tenger által elpusztított sziklákból csak a hullámok által kisimított terasz maradt meg. Néha a víz a kőzet függőleges repedései mentén emelkedik fel a tetejére, és kitör a felszínre, tölcsért képezve. A hullámok pusztító ereje kiszélesíti a kőzet repedéseit, barlangokat képezve. Amikor a hullámok mindkét oldalon elkopnak a sziklánál, amíg meg nem találkoznak, ívek képződnek. Amikor az ív teteje a tengerbe esik, kőoszlopok maradnak. Alapjaik aláássanak, az oszlopok összeomlanak, sziklákat képezve. A tengerparton lévő kavicsok és homok az erózió eredménye.

A pusztító hullámok fokozatosan erodálják a partot, és elhordják a homokot és a kavicsokat a tengeri strandokról. Vizüket és kimosott anyaguk teljes súlyát lejtőkre és sziklákra juttatva a hullámok tönkreteszik a felszínüket. Minden repedésbe, minden résbe vizet és levegőt préselnek, gyakran robbanó energiával, fokozatosan elválasztva és meggyengítve a sziklákat. A letört szikladarabokat további pusztításra használják fel. Még a legkeményebb sziklák is fokozatosan elpusztulnak, és a parton lévő föld a hullámok hatására megváltozik. A hullámok elképesztő sebességgel képesek elpusztítani a tengerpartot. Az angliai Lincolnshire-ben az erózió (pusztulás) évi 2 m-es ütemben halad előre. 1870 óta, amikor a Hatteras-fokon felépült az Egyesült Államok legnagyobb világítótornya, a tenger 426 méterrel elmosta a partokat a szárazföld belsejében.

Szökőár

Szökőár Ezek óriási pusztító erejű hullámok. Víz alatti földrengések vagy vulkánkitörések okozzák, és gyorsabban tudnak átkelni az óceánokon, mint egy sugárhajtású repülőgép: 1000 km/h. Mély vizekben egy méternél is kisebbek lehetnek, de a parthoz közeledve lelassulnak és 30-50 méteresre nőnek, mielőtt összeomlanak, elárasztják a partot és mindent elsodornak, ami útjukba kerül. Az összes feljegyzett szökőár 90%-a a Csendes-óceánon történt.

A leggyakoribb okok.

A szökőárgenerációs esetek körülbelül 80%-a víz alatti földrengések. A víz alatti földrengés során a fenék kölcsönös függőleges elmozdulása következik be: a fenék egy része lesüllyed, egy része felemelkedik. Az oszcilláló mozgások függőlegesen mennek végbe a víz felszínén, és hajlamosak visszatérni az eredeti szintre - az átlagos tengerszintre - és hullámsorozatot generálnak. Nem minden víz alatti földrengést kísér szökőár. A cunamigén (azaz szökőárhullámot generáló) általában sekély forrású földrengés. A földrengések szökőár-jelenségének felismerésének problémája még nem megoldott, a riasztó szolgálatokat pedig a földrengés mértéke vezérli. A legerősebb cunamik a szubdukciós zónákban keletkeznek. Ezenkívül szükséges, hogy a víz alatti sokk rezonáljon a hullámingadozásokkal.

Földcsuszamlások. Az ilyen típusú szökőárak a 20. században becsültnél gyakrabban fordulnak elő (az összes cunamik körülbelül 7%-a). A földrengés gyakran földcsuszamlást és hullámot is generál. 1958. július 9-én egy alaszkai földrengés földcsuszamlást okozott a Lituya-öbölben. Jég- és földkőtömeg omlott össze 1100 m magasságból. Az öböl túlsó partján több mint 524 méter magas hullám alakult ki . De a víz alatti földcsuszamlások sokkal gyakrabban fordulnak elő a folyó deltáiban, amelyek nem kevésbé veszélyesek. Egy földrengés okozhat földcsuszamlást, és például Indonéziában, ahol nagyon nagy a polc üledék, különösen veszélyesek a földcsuszamlás-cunamik, mivel rendszeresen előfordulnak, és több mint 20 méter magas helyi hullámokat okoznak.

Vulkánkitörések az összes cunamiesemény körülbelül 5%-át teszik ki. A nagy víz alatti kitöréseknek ugyanolyan hatása van, mint a földrengéseknek. A nagy vulkáni robbanások során nem csak hullámok keletkeznek a robbanásból, hanem a víz kitölti a kitört anyag üregeit vagy akár a kalderát is, ami hosszú hullámot eredményez. Klasszikus példa erre az 1883-as Krakatoa kitörése után keletkezett cunami. A Krakatau vulkán hatalmas szökőárját a világ kikötőiben figyelték meg, és összesen több mint 5000 hajót semmisítettek meg, és körülbelül 36 000 embert öltek meg.

A cunami jelei.

• Hirtelen gyors a víz jelentős távolságra történő kivonása a partról és a fenék kiszáradása. Minél távolabb húzódik a tenger, annál magasabbak lehetnek a cunamihullámok. Emberek, akik a parton vannak, és nem tudnak róla veszélyeket, maradhat kíváncsiságból vagy halak és kagylók gyűjtése miatt. Ebben az esetben a lehető leghamarabb el kell hagyni a partot, és a lehető legtávolabb kell menni - ezt a szabályt kell követni például Japánban, Indonézia Indiai-óceán partján vagy Kamcsatkában. Telecunami esetén a hullám általában a víz levonulása nélkül közelít.
• Földrengés. A földrengés epicentruma általában az óceánban van. A tengerparton a földrengés általában sokkal gyengébb, és gyakran egyáltalán nincs földrengés. A szökőárnak kitett vidékeken érvényes az a szabály, hogy ha földrengést éreznek, jobb távolabb húzódni a parttól, és ezzel egy időben felmászni egy dombra, így előre felkészülve a hullám érkezésére.
• Szokatlan sodródás jég és egyéb lebegő tárgyak, repedések kialakulása gyors jégben.
• Hatalmas hátrameneti hibákálló jég és zátonyok szélein tömegek és áramlatok kialakulása.

szélhámos hullámok

szélhámos hullámok(Roaming hullámok, szörnyhullámok, furcsa hullámok - rendellenes hullámok) - az óceánban keletkező, több mint 30 méter magas óriáshullámok viselkedése szokatlan a tenger hullámaihoz képest.

Alig 10-15 évvel ezelőtt a tudósok tengeri folklórnak tekintették a tengerészek történeteit a semmiből felbukkanó gigantikus gyilkos hullámokról, amelyek elsüllyesztik a hajókat. Hosszú ideje vándor hullámok fikciónak számítottak, mivel nem fértek bele egyetlen olyan matematikai modellbe sem, amely akkoriban létezett az előfordulás és viselkedésük kiszámítására, mivel 21 méternél magasabb hullámok nem létezhetnek a Föld bolygó óceánjaiban.

A szörnyhullámról szóló első leírások egyike 1826-ból származik. Magassága több mint 25 méter volt, és az Atlanti-óceánban, a Vizcayai-öböl közelében vették észre. Senki sem hitte el ezt az üzenetet. 1840-ben pedig Dumont d'Urville navigátor megkockáztatta, hogy megjelenjen a Francia Földrajzi Társaság ülésén, és kijelentse, hogy a saját szemével látott egy 35 méteres hullámot amelyek kis vihar mellett is hirtelen megjelentek az óceán közepén, és meredekségük puszta vízfalakra emlékeztetett, egyre több lett.

Történelmi bizonyíték a szélhámos hullámokra

Így 1933-ban az amerikai haditengerészet Ramapo hajója viharba került a Csendes-óceánon. A hajót hét napig hánykolták a hullámok. Február 7-én reggel pedig hirtelen felkúszott hátulról egy hihetetlen magasságú tengely. Először a hajót egy mély szakadékba dobták, majd szinte függőlegesen felemelték a habzó víz hegyére. A legénység, akinek volt szerencséje túlélni, 34 méteres hullámmagasságot regisztrált. 23 m/s, azaz 85 km/h sebességgel mozgott. Eddig ez a valaha mért legmagasabb szélhámos hullám.

A második világháború idején, 1942-ben a Queen Mary vonalhajó 16 ezer amerikai katonát szállított New Yorkból az Egyesült Királyságba (mellesleg rekordot jelent az egy hajón szállított emberek számában). Hirtelen megjelent egy 28 méteres hullám. „A felső fedélzet a szokásos magasságában volt, és hirtelen – hirtelen – lezuhant” – emlékezett vissza Dr. Norval Carter, aki a szerencsétlenül járt hajó fedélzetén tartózkodott. A hajó 53 fokos szögben megdőlt – ha a szög akár három fokkal nagyobb lett volna, a halál elkerülhetetlen lett volna. A "Queen Mary" története képezte a "Poseidon" hollywoodi film alapját.

1995. január 1-jén azonban az Északi-tengeren, Norvégia partjainál található Dropner olajfúró platformon először rögzítettek műszerekkel egy 25,6 méter magas hullámot, amelyet Dropner hullámnak neveztek. A Maximum Wave projekt lehetővé tette számunkra, hogy új pillantást vethessünk a konténereket és más fontos rakományokat szállító szárazteherhajók halálának okaira. A további kutatások három hét alatt több mint 10 egyedi óriáshullámot rögzítettek a Földön, amelyek magassága meghaladta a 20 métert. Az új projekt a Wave Atlas névre hallgat, amely a megfigyelt szörnyhullámok világméretű térképének összeállítását, majd ennek feldolgozását és kiegészítését írja elő.

Okoz

Számos hipotézis létezik az extrém hullámok okairól. Sokan közülük hiányzik a józan ész. A legegyszerűbb magyarázatok különböző hosszúságú hullámok egyszerű szuperpozíciójának elemzésén alapulnak. A becslések azonban azt mutatják, hogy az extrém hullámok valószínűsége egy ilyen rendszerben túl kicsi. Egy másik figyelemre méltó hipotézis a hullámenergia fókuszálásának lehetőségét sugallja egyes felszíni áramstruktúrákban. Ezek a struktúrák azonban túl specifikusak ahhoz, hogy egy energiafókuszáló mechanizmus megmagyarázza az extrém hullámok szisztematikus előfordulását. Az extrém hullámok előfordulásának legmegbízhatóbb magyarázata a nemlineáris felületi hullámok belső mechanizmusain kell alapuljon, külső tényezők bevonása nélkül.

Érdekes módon az ilyen hullámok lehetnek hegygerincek és vályúk is, amit a szemtanúk is megerősítenek. A további kutatások kiterjednek a szélhullámok nemlinearitásának hatásaira, amelyek kis hullámcsoportok (csomagok) vagy egyedi hullámok (szolitonok) kialakulásához vezethetnek, amelyek nagy távolságokat képesek megtenni anélkül, hogy szerkezetük jelentősen megváltozna. Hasonló csomagokat a gyakorlatban is sokszor megfigyeltek. Az ilyen hullámcsoportok jellemző sajátosságai, amelyek megerősítik ezt az elméletet, hogy a többi hullámtól függetlenül mozognak, és kicsi a szélességük (kevesebb, mint 1 km), a magasságuk pedig élesen csökken a széleken.

Az anomális hullámok természetét azonban még nem sikerült teljesen tisztázni.

Azok a hullámok, amelyeket a tenger felszínén látni szoktunk, főleg a szél hatására jönnek létre. A hullámok azonban más okokból is keletkezhetnek, akkor hívják őket;

Árapály, a Hold és a Nap árapály-ereje hatására alakult ki;

Barikus nyomás, amely a légköri nyomás hirtelen változásai során lép fel;

Szeizmikus (cunami) földrengés vagy vulkánkitörés következtében keletkezett;

A hajó mozgása során felmerülő problémák.

A tengerek és óceánok felszínén a szélhullámok uralkodnak. Az árapály-, szeizmikus-, nyomás- és hajóhullámok nem gyakorolnak jelentős hatást a nyílt óceánon közlekedő hajók navigációjára, ezért leírásukkal nem térünk ki. A szélhullámok az egyik fő hidrometeorológiai tényező, amely meghatározza a hajózás biztonságát és gazdaságosságát, hiszen a hullám a hajóra felszaladva eltalálja, ringatja, oldalt csapódik, elönti a fedélzeteket és felépítményeket, valamint csökkenti a sebességet. Az indítvány veszélyes listákat hoz létre, megnehezíti a hajó helyzetének meghatározását és nagymértékben kimeríti a legénységet. A sebességvesztésen túl a hullámok hatására a hajó elfordul, és eltér a beállított iránytól, ennek fenntartásához pedig a kormány állandó eltolása szükséges.

A szélhullámok a szél által kiváltott hullámok kialakulásának, fejlődésének és terjedésének folyamata a tenger felszínén. A szélhullámoknak két fő jellemzője van. Az első jellemző a szabálytalanság: a hullámok méretének és alakjának rendellenessége. Egyik hullám nem ismétli a másikat, egy nagyot követhet egy kicsi, vagy talán még nagyobb; Minden egyes hullám folyamatosan változtatja alakját. A hullámhegyek nemcsak a szél irányába mozognak, hanem más irányokba is. A megbolygatott tengerfelszín ilyen összetett szerkezetét a szél hullámokat képező örvényes, turbulens jellege magyarázza. A hullámok második jellemzője elemeinek időben és térben való gyors változékonysága, és a szélhez is kapcsolódik. A hullámok mérete azonban nemcsak a szél sebességétől függ, hanem a vízfelület területe és konfigurációja is jelentős. Gyakorlati szempontból nem szükséges ismerni az egyes hullámok elemeit vagy az egyes hullámrezgéseket. Ezért a hullámok tanulmányozása végső soron olyan statisztikai minták azonosításán múlik, amelyeket a hullámelemek közötti függőségek és az azokat meghatározó tényezők numerikusan fejeznek ki.

3.1.1. Hullám elemek

A hullámok közös elemei (25. ábra):

Csúcs - a hullámhegy legmagasabb pontja;

Az alja a hullámvölgy legalacsonyabb pontja;

Magasság (h) - meghaladja a hullám tetejét;

A hossz (L) a két szomszédos gerinc csúcsa közötti vízszintes távolság a hullámterjedés általános irányában megrajzolt hullámprofilon;

Időszak (t) - a két szomszédos hullámcsúcs rögzített függőlegesen való áthaladása közötti időintervallum; más szóval, ez az az időtartam, amely alatt a hullám a hosszával megegyező távolságot tesz meg;

A meredekség (e) egy adott hullám magasságának és hosszának aránya. A hullám meredeksége a hullámprofil különböző pontjain eltérő. Az átlagos hullámmeredekséget a következő arány határozza meg:

Rizs. 25. Hullámok alapelemei.

A hullámfront egy durva felület síkján egy vonal, amely egy adott hullám csúcsának csúcsai mentén halad át, és amelyet a hullámterjedés általános irányával párhuzamosan húzott hullámprofilok határoznak meg.

A navigáció szempontjából a hullámelemek, úgymint magasság, periódus, hosszúság, meredekség és a hullámmozgás általános iránya a legnagyobb jelentőséggel bírnak. Mindegyik a szél áramlásának paramétereitől (szél sebességétől és irányától), a tenger feletti hosszától (gyorsulásától) és hatásának időtartamától függ.

A kialakulás és terjedés körülményei szerint a szélhullámok négy típusra oszthatók.

Szél - hullámrendszer, amely a megfigyelés pillanatában annak a szélnek a hatása alatt áll, amely okozta. A szélhullámok és a szél terjedési irányai a mélyvízben általában egybeesnek, vagy legfeljebb négy ponttal (45°) térnek el egymástól.

A szélhullámokra jellemző, hogy hátszél felőli lejtőjük meredekebb, mint a szél felőlié, így a tajtékok teteje rendszerint összeesik, hab képződik, vagy az erős szél akár leszakítja is. Amikor a hullámok sekély vízbe jutnak és közelednek a parthoz, a hullám és a szél terjedésének irányai több mint 45°-kal eltérhetnek.

Duzzadás - szél által indukált hullámok, amelyek a szél gyengülése és/vagy irányváltoztatása után terjednek a hullámképző területen, vagy a szél által indukált hullámok, amelyek a hullámképző területről olyan területre jönnek, ahol a szél eltérő sebességgel fúj. és/vagy más irányba. A hullámzás egy speciális esetét, amely szél hiányában terjed, holt hullámzásnak nevezzük.

Vegyes - hullámok, amelyek a szélhullámok és a duzzanat kölcsönhatásának eredményeként képződnek.

A szélhullámok átalakulása - a szélhullámok szerkezetének változása a mélység változásával. Ilyenkor a hullámok alakja eltorzul, meredekebbé, rövidebbé válnak, és kis mélységben, a hullámmagasságot meg nem haladva az utóbbiak gerincei felborulnak, a hullámok megsemmisülnek.

Megjelenésükben a szélhullámokat különböző alakzatok jellemzik.

A hullámosság a szélhullámok kialakulásának kezdeti formája, amely gyenge szél hatására következik be; A hullámhegyek hullámzáskor pikkelyekhez hasonlítanak.

A háromdimenziós hullámok olyan hullámok halmaza, amelyek átlagos csúcshossza többszöröse az átlagos hullámhossznak.

A szabályos hullámok olyan hullámok, amelyekben minden hullám alakja és elemei azonosak.

A tömeg egy kaotikus zavar, amely a különböző irányú hullámok kölcsönhatásának eredményeként jön létre.

A partokon, zátonyokon vagy sziklákon áttörő hullámokat megtörőnek nevezzük. A tengerparti területen összecsapó hullámokat szörfnek nevezik. A meredek partok mentén és a kikötői létesítmények közelében a szörfözés fordított hullámzás formájában történik.

A tenger felszínén lévő hullámok szabadra oszlanak, amikor az őket kiváltó erő megszűnik hatni és a hullámok szabadon mozognak, és kényszerített, amikor a hullámok kialakulását okozó erő nem áll meg.

A hullámelemek időbeli változékonysága alapján állandó hullámokra, azaz szélhullámokra, amelyekben a hullámok statisztikai jellemzői időben nem változnak, valamint fejlődő vagy csillapító hullámokra, amelyek elemeiket idővel változtatják.

Alakjuk szerint a hullámokat kétdimenziósra osztják - olyan hullámhalmazra, amelynek átlagos csúcshossza sokszorosa az átlagos hullámhossznak, háromdimenziósra - olyan hullámokra, amelyek átlagos csúcshossza többszöröse a hullámhossznak. , és magányos, csak kupola alakú címerrel, talp nélkül.

A hullámhossz és a tengermélység arányától függően a hullámokat rövidre osztják, amelyek hossza lényegesen kisebb, mint a tenger mélysége, és hosszúra, amelyek hossza nagyobb, mint a tenger mélysége.

A hullámforma mozgásának jellege szerint lehetnek transzlációsak, amelyekben a hullámforma látható mozgása van, és állók - mozgás nélküliek. A hullámok elhelyezkedése alapján felszíni és belső hullámokra osztják őket. A belső hullámok egyik vagy másik mélységben a különböző sűrűségű vízrétegek határfelületén jönnek létre.

3.1.2. Hullámelemek számítási módszerei

Az egymás után elhelyezkedő, a mozgás kezdeti pillanatában fázisszöggel eltolt vízrészecskék forgó mozgása a transzlációs mozgás látszatát kelti: az egyes részecskék zárt pályán mozognak, míg a hullámprofil transzlációsan a szél irányába mozog. A trochoid hullámelmélet lehetővé tette az egyes hullámok szerkezetének matematikai alátámasztását, elemeinek egymáshoz való viszonyítását. Olyan képleteket kaptunk, amelyek lehetővé tették az egyes hullámelemek kiszámítását

Meg kell jegyezni, hogy a trochoidális hullámelmélet csak a szabályos kétdimenziós hullámokra érvényes, amelyeket szabad szélhullámok - dagadás - esetén figyelnek meg. A háromdimenziós szélhullámokban a részecskék pályapályái nem zárt körpályák, mivel a szél hatására vízszintes vízátadás történik a tenger felszínén a hullámterjedés irányában.

A tengeri hullámok trochoidális elmélete nem fedi fel fejlődésük és csillapításuk folyamatát, valamint a szélről a hullámra történő energiaátvitel mechanizmusát. Mindeközben pontosan ezeknek a kérdéseknek a megoldása szükséges ahhoz, hogy megbízható függőségeket kapjunk a szélhullámok elemeinek kiszámításához.

Ezért a tengeri hullámok elméletének fejlődése a szél és a hullámok elméleti és empirikus összefüggéseinek kialakításának útját járta, figyelembe véve a valódi tengeri szélhullámok sokféleségét és a jelenség nem-stacionárius jellegét, azaz figyelembe véve azok mértékét. fejlesztés és csillapítás.

Általában a szélhullámelemek kiszámítására szolgáló képletek több változó függvényében is kifejezhetők

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

ahol W a szél sebessége; D - gyorsulás, t - a szélhatás időtartama; H - tengermélység.

Sekély tengeri területeken a függőségek felhasználhatók a hullámmagasság és -hossz kiszámítására

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

Nyílt tengeri területeken a hullámok elemeit, amelyek magasságának valószínűsége 5%, és az átlagos hullámhosszokat a függőségek alapján számítják ki:

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

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

Az A együtthatót a képlet segítségével számítjuk ki

Az Állami Oceanográfiai Intézetben a hullámok spektrális statisztikai elmélete alapján grafikus összefüggéseket sikerült elérni a hullámelemek és a szél sebessége, hatásának időtartama és a gyorsulás hossza között. Ezeket a függőségeket kell a legmegbízhatóbbnak tekinteni, amelyek elfogadható eredményeket adnak, amelyek alapján a Szovjetunió Hidrometeorológiai Központjában (V. S. Krasyuk) a hullámmagasság kiszámítására szolgáló nomogramokat állítottak össze. A nomogram (26. ábra) négy kvadránsra (I-IV) van felosztva, és egy bizonyos sorrendben elrendezett grafikonok sorozatából áll.

A nomogram I. kvadránsában (a jobb alsó sarokból számolva) egy fokrács van megadva, amelynek minden felosztása (vízszintesen) a meridián 1°-ának felel meg egy adott szélességi fokon (70-től 20°-ig) a térképek esetében 1:15 000000 méretű poláris sztereográfiai vetület. A fokrács szükséges ahhoz, hogy az n izobárok távolságát és az R izobárok görbületi sugarát eltérő léptékű térképeken 1:15 000000 méretarányúvá alakítsuk át. Ebben az esetben meghatározzuk a n izobárok és az R izobárok görbületi sugara meridián fokokban egy adott szélességen. Az R izobár görbületi sugara annak a körnek a sugara, amellyel az izobár azon a ponton áthaladó, vagy annak közelében lévő szakasza a legnagyobb érintkezésben van. Meghatározása méter segítségével történik úgy, hogy a talált középpontból húzott ív egybeesik az izobár adott szakaszával. Ezután egy fokrácson ábrázoljuk az adott szélességi körön mért értékeket a meridián fokaiban kifejezve, és egy iránytű segítségével meghatározzuk az izobárok görbületi sugarát és az izobárok közötti távolságot, egy skálának megfelelően. 1:15 000 000-ből.

Rizs. 26. Nomogram a hullámelemek és a szélsebesség kiszámításához felületi nyomásmező térképek alapján, ahol az izobárokat 5 mbar (a) és 8 mbar (b) időközönként rajzolják meg. 1 - tél, 2 - nyár.

A IV. kvadránsban olyan görbék találhatók, amelyek lehetővé teszik az úgynevezett szignifikáns hullámok (h 3H) magasságának meghatározását, amelyek valószínűsége 12,5%, a szél sebessége, gyorsulása vagy a szélhatás időtartama alapján.

Ha lehetőség van a hullámmagasság meghatározásakor nemcsak a szélsebességre, hanem a szél gyorsulására és időtartamára vonatkozó adatok felhasználására is, akkor a számítás a szél gyorsulása és időtartama alapján történik (órában). Ehhez a nomogram III. kvadránsából a merőlegest nem a gyorsulási görbére, hanem a széltartamgörbére (6 vagy 12 óra) engedjük le. A kapott eredményekből (gyorsulás és időtartam tekintetében) a hullámmagasság kisebb értékét veszik.

A javasolt nomogram segítségével csak a „mélytengeri” területekre lehet számítani, azaz olyan területekre, ahol a tenger mélysége nem kisebb, mint a hullámhossz fele. Ha a gyorsulás meghaladja az 500 km-t, vagy a szél időtartama meghaladja a 12 órát, a hullámmagasságnak a széltől való függését az óceáni viszonyoknak megfelelően alkalmazzák (vastagított görbe a IV. kvadránsban).

Így a hullámok magasságának egy adott ponton történő meghatározásához a következő műveleteket kell végrehajtani:

A) keresse meg az adott ponton átmenő vagy annak közelében lévő R izobár görbületi sugarát (iránytű segítségével kiválasztással). Az izobárok görbületi sugarát csak ciklonális görbület esetén (ciklonokban és mélyedésekben) határozzuk meg, és meridiánfokban fejezzük ki;

B) határozza meg az n nyomáskülönbséget a szomszédos izobárok távolságának mérésével a kiválasztott pont területén;

C) az R és n talált értékeinek felhasználásával, az évszaktól függően, megtaláljuk a W szélsebességet;

D) a W szélsebesség és a D gyorsulás vagy a szél időtartamának (6 vagy 12 óra) ismeretében megtaláljuk a jelentős hullámok magasságát (h 3H).

A gyorsulás a következőképpen történik. Minden pontból, amelyre a hullámmagasságot számítják, egy áramvonalat húznak a széllel ellentétes irányban addig, amíg az iránya a kezdetihez képest 45°-os szöget nem változik, vagy el nem éri a partot vagy a jég szélét. Körülbelül ez lesz a szél gyorsulása vagy útja, amely mentén hullámokat kell kialakítani, amelyek egy adott pontra érkeznek.

A szélhatás időtartama az az idő, amely alatt a szélirány változatlan marad, vagy legfeljebb ±22,5°-kal tér el az eredetitől.

ábra nomogramja szerint. A 26a. ábrán a hullámmagasságot a felszíni nyomásmező térképéről határozhatja meg, amelyre 5 mbar-on keresztül izobárokat rajzolnak. Ha az izobárokat 8 mbar-on keresztül húzzuk, akkor az ábrán látható nomogram. 26 b.

A hullám periódusa és hossza a szélsebesség és a hullámmagasság adatokból számítható ki. A hullámperiódus közelítő számítását elvégezhetjük a grafikon segítségével (27. ábra), amely az időszakok és a szélhullámok magassága közötti összefüggést mutatja különböző szélsebességeknél (W). A hullámhosszt annak periódusa és tengermélysége határozza meg egy adott pontban a grafikon szerint (28. ábra).

Az emberek sok természeti jelenséget természetesnek vesznek. Hozzászoktunk a nyárhoz, őszhez, télhez, esőhöz, hóhoz, hullámokhoz, és nem gondolunk az okokra. És mégis, miért alakulnak ki hullámok a tengerben? Miért jelennek meg a hullámok a víz felszínén még teljes nyugalomban is?

Eredet

Számos elmélet magyarázza a tengeri és óceáni hullámok előfordulását. A következők miatt alakulnak ki:

• a légköri nyomás változásai;
• apályok és áramlások;
• víz alatti földrengések és vulkánkitörések;
• hajók mozgása;
• erős szél.

A képződés mechanizmusának megértéséhez emlékeznie kell arra, hogy a víz izgatott és erőszakosan rezeg - fizikai behatás eredményeként. Egy kavics, egy csónak vagy egy hozzáérintő kéz mozgásba hozza a folyékony masszát, különböző erősségű rezgéseket keltve.

Jellemzők

A hullámok a víz mozgását is jelentik a tározó felszínén. Ezek a levegő részecskék és a folyadék tapadásának eredménye. A víz-levegő szimbiózis először hullámzást okoz a víz felszínén, majd a vízoszlop elmozdulását idézi elő.

A méret, a hosszúság és az erősség a szél erősségétől függően változik. Vihar idején az erős oszlopok 8 méterrel emelkednek, és csaknem negyed kilométer hosszúak.

Néha az erő annyira pusztító, hogy eléri a part menti sávot, gyökerestül kitépi a napernyőket, zuhanyzókat és egyéb tengerparti épületeket, és mindent lerombol, ami az útjába kerül. És ez annak ellenére, hogy a parttól több ezer kilométerre oszcillációk keletkeznek.

Minden hullám 2 kategóriába sorolható:

• szél;
• álló.

Szél

A szélesek, ahogy a neve is sugallja, a szél hatására jönnek létre. Lökései érintőlegesen söpörnek, pumpálják a vizet és mozgásra kényszerítik. A szél a folyékony tömeget előre tolja maga előtt, de a gravitáció lelassítja a folyamatot, visszaszorítja. A felszínen két erő hatására létrejövő mozgások emelkedésekhez és ereszkedésekhez hasonlítanak. Csúcsaikat gerincnek, tövét talpnak nevezik.

Miután megtudtuk, miért képződnek hullámok a tengeren, a kérdés továbbra is nyitva marad: miért tesznek fel és le oszcilláló mozgásokat? A magyarázat egyszerű - a szél változékonysága. Gyorsan és lendületesen berepül, majd alábbhagy. A gerinc magassága és az oszcillációk gyakorisága közvetlenül függ annak erősségétől és erejétől. Ha a mozgás sebessége és a légáram ereje meghaladja a normát, vihar támad. A másik ok a megújuló energia.

Megújuló energia

Néha a tenger teljesen nyugodt, de hullámok keletkeznek. Miért? Az óceánográfusok és geográfusok ezt a jelenséget a megújuló energiának tulajdonítják. A víz rezgései a forrása és a potenciál hosszú távú fenntartásának módjai.

Az életben valahogy így néz ki. A szél bizonyos mennyiségű rezgést kelt a víztestben. Ezeknek a rezgéseknek az energiája több órán át tart. Ezalatt a folyékony képződmények több tíz kilométeres távolságokat tesznek meg, és olyan területeken „kikötnek”, ahol süt a nap, nem fúj a szél, a víztest nyugodt.

álló

Álló vagy egyedi hullámok a földrengésekre, vulkánkitörésekre jellemző óceánfenéki remegések, valamint a légköri nyomás éles változása miatt keletkeznek.

Ezt a jelenséget seiche-nek hívják, ami franciául „hintázni”. A seiches öblökre, öblökre és egyes tengerekre jellemzőek, veszélyt jelentenek a strandokra, a part menti sáv építményeire, a mólón kikötött hajókra és a fedélzeten tartózkodó emberekre.

Konstruktív és destruktív

Azok a képződmények, amelyek nagy távolságokat tesznek meg anélkül, hogy alakjukat megváltoztatnák vagy energiát veszítenének, partot érnek és megtörnek. Sőt, minden hullámnak más-más hatása van a parti sávra. Ha felmossa a partot, akkor építő jellegűnek minősül.

A pusztító vízhullám erõvel üti a partot, tönkreteszi azt, fokozatosan lemosva a homokot és a kavicsokat a partsávról. Ebben az esetben a természeti jelenség pusztítónak minősül.

A pusztítás különböző pusztító erőkkel jelentkezik. Néha olyan erős, hogy leomlik a lejtők, kettéhasítja a sziklákat és elválasztja a sziklákat. Idővel a legkeményebb sziklák is erodálódnak. Amerika legnagyobb világítótornya a Hatteras-fokon épült 1870-ben. Azóta a tenger csaknem 430 méterrel a part felé húzódott, elmosva a part menti sávot és a strandokat. Ez csak egy a több tucat tény közül.

A szökőár egyfajta pusztító vízképződmény, amelyet nagy pusztító erő jellemez. Sebességük eléri az 1000 km/h-t. Ez magasabb, mint egy sugárhajtású repülőgépé. Mélységben a szökőár taréjának magassága kicsi, de a part közelében lelassulnak, de a magasságuk 20 méterre nő.

Az esetek 80% -ában a szökőár víz alatti földrengések eredménye, a fennmaradó 20% -ban vulkánkitörések és földcsuszamlások. A földrengések hatására a fenék függőlegesen eltolódik: egyik része lefelé, másik része párhuzamosan emelkedik. A tározó felületén változó erősségű rezgések keletkeznek.

Abnormális gyilkosok

Vándorként, szörnyetegként, rendhagyóként is ismertek, és gyakoribbak az óceánokban.

Még 30-40 évvel ezelőtt is meséknek számítottak a tengerészek történetei a víz rendellenes ingadozásairól, mert a szemtanúk beszámolói nem illeszkedtek a meglévő tudományos elméletekbe és számításokba. A 21 méteres magasságot tekintették az óceáni és tengeri ingadozások határának.

A hullámok kialakulásának fő oka a víz felett fújó szél. Ezért a hullám nagysága függ a becsapódás erősségétől és idejétől. A szél hatására a vízrészecskék felfelé emelkednek, néha elszakadnak a felszíntől, de egy idő után a természetes gravitáció hatására elkerülhetetlenül lehullanak. Távolról úgy tűnhet, hogy a hullám halad előre, de valójában, ha ez a hullám természetesen nem cunami, (a cunaminak más az előfordulási természete), akkor csak zuhan és emelkedik. Így például egy tengeri madár, amely egy durva tenger felszínére szállt, imbolyog a hullámokon, de nem mozdul el a helyéről.

Csak a part közelében, ahol már nem mély, halad előre a víz, gurul a partra. A tapasztalt tengerészek egyébként úgy határozzák meg a tengeri egyenetlenség mértékét, hogy megnézik a hullámon a gerincet képező törött cseppek permetét, ha a gerinc és a hab csak most kezdett kialakulni, akkor a tenger állapota 3 pont.

Milyen tengeri hullámot nevezünk hullámzásnak?

A hullámok a tengeren szél nélkül is létezhetnek; ezek természeti katasztrófák, például víz alatti vulkánkitörések okozta szökőárak, és a tengerészek által felfutásnak nevezett hullám. Erős vihar után a tengeren jön létre, amikor a szél elült, de a szél által mozgásba hozott nagy víztömeg és a rezonancia nevű jelenség miatt a hullámok tovább ringatóznak. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen hullámok nem sokkal biztonságosabbak, mint egy vihar, és tapasztalatlan tengerészekkel könnyen felboríthatnak egy hajót vagy csónakot.

A hullámokat a szél hozza létre. A viharok szeleket hoznak létre, amelyek a víz felszínét érintik, és hullámzást eredményeznek, akárcsak a csésze kávé hullámzása szörfözés után, amikor ráfúj. Maga a szél az időjárás-előrejelzési térképeken látható: ezek alacsony nyomású zónák. Minél nagyobb a koncentrációjuk, annál erősebb lesz a szél. A kis (kapilláris) hullámok kezdetben abba az irányba mozdulnak el, amerre a szél fúj. Minél erősebben és hosszabb ideig fúj a szél, annál nagyobb hatással van a víz felszínére. Idővel a hullámok mérete növekedni kezd. Ahogy a szél tovább fúj, és az általa generált hullámokat továbbra is befolyásolja, a kis hullámok növekedni kezdenek. A szél nagyobb hatással van rájuk, mint a nyugodt vízfelületre. A hullám mérete az azt alkotó szél sebességétől függ. Egy bizonyos állandó sebességgel fújó szél bizonyos méretű hullámot tud generálni. És amint a hullám eléri az adott szél esetén lehetséges legnagyobb méretét, „teljesen kialakul”. A generált hullámok különböző sebességűek és hullámperiódusúak. (További részletekért lásd a hullámterminológiáról szóló részt.) A hosszú periódusú hullámok gyorsabban haladnak és nagyobb távolságokat tesznek meg, mint lassabb társaik. Ahogy eltávolodnak a szél forrásától (terjedés), a hullámok hullámvonalakat (duzzadásokat) képeznek, amelyek elkerülhetetlenül a partra gördülnek. Valószínűleg már ismeri a „hullámkészlet” fogalmát! Azokat a hullámokat, amelyekre már nem hat az őket generáló szél, talajkutaknak nevezzük. A szörfösök pontosan erre vágynak! Mi befolyásolja a surf (duzzadás) méretét? Három fő tényező befolyásolja a hullámok méretét a nyílt tengeren: A szél sebessége - minél nagyobb, annál nagyobb lesz a hullám. A szél időtartama hasonló az előzőhöz. Fetch (fetch, „lefedettségi terület”) - ismét, minél nagyobb a lefedettség, annál nagyobb a hullám. Amint a szél megszűnik befolyásolni őket, a hullámok kezdik elveszíteni az energiájukat. Addig mozognak, amíg a tengerfenék kiemelkedései vagy az útjukba kerülő egyéb akadályok (például egy nagy sziget) elnyelik az összes energiát. Számos tényező befolyásolja a hullám méretét egy adott szörfözési helyen. Közöttük: A hullámzás (duzzadás) iránya - engedi, hogy a hullám elérje a szükséges helyet? Óceánfenék - az óceán mélyéről a zátonyra mozgó hullám, amely nagy hullámokat képez hordókkal. A part felé nyúló sekély, hosszú párkány lelassítja a hullámokat, és elvesztik az energiájukat. Árapály - egyes sportágak teljesen függenek tőle. Tudjon meg többet a legjobb hullámok megjelenéséről szóló részben