Vilnis(Vilnis, pārsprieguma, jūras) - veidojas šķidruma un gaisa daļiņu saķeres dēļ; slīdot pa gludo ūdens virsmu, sākumā gaiss rada viļņošanos, un tikai tad, iedarbojoties uz tā slīpajām virsmām, pamazām attīstās ūdens masas satraukums. Pieredze rāda, ka ūdens daļiņām nav kustības uz priekšu; pārvietojas tikai vertikāli. Jūras viļņi ir ūdens kustība pa jūras virsmu, kas notiek noteiktos intervālos.

Viļņa augstāko punktu sauc ķemme vai viļņa virsotne, un zemākais punkts ir zole. Augstums viļņa ir attālums no virsotnes līdz tā pamatnei, un garums tas ir attālums starp divām izciļņiem vai zolēm. Tiek saukts laiks starp divām virsotnēm vai ieplakām periodā viļņi.

Galvenie cēloņi

Vidēji viļņa augstums vētras laikā okeānā sasniedz 7-8 metrus, parasti tas var izstiepties garumā - līdz 150 metriem un līdz 250 metriem vētras laikā.

Vairumā gadījumu jūras viļņus veido vējš, kuru stiprums un lielums ir atkarīgs no vēja stipruma, kā arī no tā ilguma un “paātrinājuma” - ceļa garuma, pa kuru vējš iedarbojas uz ūdeni. virsmas. Dažreiz viļņi, kas skar krastu, var rasties tūkstošiem kilometru attālumā no krasta. Taču jūras viļņu rašanos ietekmē daudzi citi faktori: tie ir Mēness un Saules paisuma spēki, atmosfēras spiediena svārstības, zemūdens vulkānu izvirdumi, zemūdens zemestrīces un jūras kuģu kustība.

Citās ūdenstilpēs novērotie viļņi var būt divu veidu:

1) Vējš vēja radīts, iegūst vienmērīgu raksturu pēc vēja darbības pārtraukšanas un sauc par izveidotiem viļņiem vai uzbriest; Vēja viļņi rodas, pateicoties vēja iedarbībai (gaisa masu kustībai) uz ūdens virsmas, tas ir, injekcijas. Viļņu svārstīgo kustību cēlonis kļūst viegli saprotams, ja pamanāt viena un tā paša vēja ietekmi uz kviešu lauka virsmu. Vēja plūsmu, kas rada viļņus, nepastāvība ir skaidri redzama.

2) Kustību viļņi, jeb stāvviļņi, veidojas spēcīgu trīču rezultātā apakšā zemestrīču laikā vai satraukti, piemēram, krasas atmosfēras spiediena izmaiņas. Šos viļņus sauc arī par atsevišķiem viļņiem.

Atšķirībā no plūdmaiņām un straumēm, viļņi nepārvieto ūdens masas. Viļņi kustas, bet ūdens paliek savā vietā. Laiva, kas šūpojas uz viļņiem, nepeld kopā ar vilni. Viņa varēs nedaudz pārvietoties pa slīpu nogāzi, tikai pateicoties zemes gravitācijas spēkam. Ūdens daļiņas vilnī pārvietojas pa gredzeniem. Jo tālāk šie gredzeni atrodas no virsmas, jo mazāki tie kļūst un, visbeidzot, pilnībā izzūd. Atrodoties zemūdenē 70-80 metru dziļumā, jūs nejutīsiet jūras viļņu ietekmi pat visspēcīgākās vētras laikā uz virsmas.

Jūras viļņu veidi

Viļņi var pārvietoties milzīgus attālumus, nemainot formu un praktiski nezaudējot enerģiju ilgi pēc tam, kad vējš, kas tos izraisīja, ir norimis. Lūzoties krastā, jūras viļņi atbrīvo milzīgu ceļojuma laikā uzkrāto enerģiju. Nepārtraukti plīstošo viļņu spēks dažādos veidos maina krasta formu. Izplešanās un ripojošie viļņi apskalo krastu un tāpēc tiek saukti konstruktīvs. Viļņi, kas triecas krastā, to pamazām iznīcina un izskalo pludmales, kas to aizsargā. Tāpēc tos sauc destruktīva.

Zemus, platus, noapaļotus viļņus prom no krasta sauc par viļņiem. Viļņi liek ūdens daļiņām aprakstīt apļus un gredzenus. Gredzenu izmērs samazinās līdz ar dziļumu. Vilnim tuvojoties slīpajam krastam, tajā esošās ūdens daļiņas apraksta arvien saplacinātus ovālus. Tuvojoties krastam, jūras viļņi vairs nespēj aizvērt savus ovālus, un vilnis lūst. Seklā ūdenī ūdens daļiņas vairs nevar aizvērt ovālus, un vilnis saplīst. Zemesragi veidojas no cietākiem akmeņiem un erodējas lēnāk nekā blakus esošie piekrastes posmi. Stāvie, augstie jūras viļņi grauj akmeņainās klintis pie pamatnes, radot nišas. Klintis dažreiz sabrūk. Viļņu nogludinātā terase ir viss, kas palicis pāri no jūras izpostītajiem akmeņiem. Dažreiz ūdens pa vertikālām klints plaisām paceļas uz augšu un izlaužas uz virsmu, veidojot piltuvi. Viļņu postošais spēks paplašina klints plaisas, veidojot alas. Kad viļņi nolietojas pie klints abās pusēs, līdz tie satiekas lūzumā, veidojas arkas. Kad arkas virsotne iekrīt jūrā, paliek akmens stabi. To pamati ir iedragāti, un pīlāri sabrūk, veidojot laukakmeņus. Pludmalē esošie oļi un smiltis ir erozijas rezultāts.

Iznīcinošie viļņi pakāpeniski grauj piekrasti un aiznes smiltis un oļus no jūras pludmalēm. Nonesot visu ūdens svaru un izskaloto materiālu uz nogāzēm un klintīm, viļņi iznīcina to virsmu. Viņi izspiež ūdeni un gaisu katrā plaisā, katrā spraugā, bieži vien ar sprādzienbīstamu enerģiju, pakāpeniski atdalot un novājinot akmeņus. Salauztās iežu lauskas tiek izmantotas tālākai iznīcināšanai. Pat cietākie akmeņi pamazām tiek iznīcināti, un zeme krastā mainās viļņu ietekmē. Viļņi var sagraut jūras krastu ar pārsteidzošu ātrumu. Linkolnšīrā, Anglijā, erozija (iznīcināšana) progresē ar ātrumu 2 m gadā. Kopš 1870. gada, kad Haterasas ragā tika uzcelta lielākā bāka ASV, jūra ir izskalojusi pludmales 426 m iekšzemē.

Cunami

Cunami Tie ir milzīga iznīcinoša spēka viļņi. Tos izraisa zemūdens zemestrīces vai vulkāna izvirdumi, un tie var šķērsot okeānus ātrāk nekā reaktīvā lidmašīna: 1000 km/h. Dziļajos ūdeņos tie var būt mazāki par vienu metru, taču, tuvojoties krastam, tie palēninās un izaug līdz 30-50 metriem, pirms sabrūk, appludinot krastu un aizslaucot visu, kas ceļā nonāk. 90% no visiem reģistrētajiem cunami gadījumiem notika Klusajā okeānā.

Visizplatītākie iemesli.

Apmēram 80% cunami rašanās gadījumu ir zemūdens zemestrīces. Zemestrīces laikā zem ūdens notiek savstarpēja vertikāla dibena nobīde: daļa dibena nogrimst, bet daļa paceļas. Svārstību kustības notiek vertikāli uz ūdens virsmas, tiecoties atgriezties sākotnējā līmenī - vidējā jūras līmenī - un radīt virkni viļņu. Ne katru zemūdens zemestrīci pavada cunami. Cunamigēna (tas ir, cunami viļņa ģenerēšana) parasti ir zemestrīce ar seklu avotu. Zemestrīces cunamigenitātes atpazīšanas problēma vēl nav atrisināta, un brīdināšanas dienesti vadās pēc zemestrīces lieluma. Visspēcīgākie cunami rodas subdukcijas zonās. Tāpat ir nepieciešams, lai zemūdens trieciens rezonētu ar viļņu svārstībām.

Zemes nogruvumi. Šāda veida cunami notiek biežāk nekā lēsts 20. gadsimtā (apmēram 7% no visiem cunami). Bieži vien zemestrīce izraisa zemes nogruvumu un rada arī vilni. 1958. gada 9. jūlijā zemestrīce Aļaskā izraisīja zemes nogruvumu Litujas līcī. Ledus un zemes akmeņu masa sabruka no 1100 m augstuma.Līča pretējā krastā izveidojās vilnis, kas sasniedza vairāk nekā 524 m augstumu.Šādi gadījumi ir diezgan reti un netiek uzskatīti par standartu. . Bet zemūdens zemes nogruvumi daudz biežāk notiek upju deltās, kas ir ne mazāk bīstami. Zemestrīce var izraisīt zemes nogruvumu un, piemēram, Indonēzijā, kur šelfu sedimentācija ir ļoti liela, zemes nogruvumu cunami ir īpaši bīstami, jo tie notiek regulāri, izraisot lokālus viļņus vairāk nekā 20 metru augstumā.

Vulkāniskie izvirdumi veido aptuveni 5% no visiem cunami notikumiem. Lieliem zemūdens izvirdumiem ir tāda pati ietekme kā zemestrīcēm. Lielos vulkāna sprādzienos sprādziena rezultātā rodas ne tikai viļņi, bet ūdens aizpilda arī izvirdušās materiāla dobumus vai pat kalderu, kā rezultātā veidojas garš vilnis. Klasisks piemērs ir cunami, kas radās pēc Krakatoa izvirduma 1883. gadā. Milzīgi cunami no Krakatoa vulkāna tika novēroti ostās visā pasaulē un kopumā iznīcināja vairāk nekā 5000 kuģu un nogalināja aptuveni 36 000 cilvēku.

Cunami pazīmes.

• Pēkšņi ātriūdens izņemšana no krasta ievērojamā attālumā un grunts izžūšana. Jo tālāk jūra atkāpjas, jo augstāki var būt cunami viļņi. Cilvēki, kuri atrodas krastā un nezina par briesmas, var palikt aiz ziņkāres vai lai savāktu zivis un gliemežvākus. Tādā gadījumā ir pēc iespējas ātrāk jāatstāj krasts un jāpārvietojas pēc iespējas tālāk no tā – šis noteikums jāievēro, ja, piemēram, Japānā, Indijas okeāna piekrastē Indonēzijā vai Kamčatkā. Telecunami gadījumā vilnis parasti tuvojas, ūdenim neatkāpjoties.
• Zemestrīce. Zemestrīces epicentrs parasti atrodas okeānā. Piekrastē zemestrīce parasti ir daudz vājāka, un bieži vien zemestrīces nav vispār. Cunami apdraudētajos reģionos ir noteikums, ka, ja ir jūtama zemestrīce, labāk virzīties tālāk no krasta un vienlaikus uzkāpt kalnā, tādējādi iepriekš gatavojoties viļņa atnākšanai.
• Neparasts drifts ledus un citi peldoši objekti, plaisu veidošanās ātrajā ledū.
• Milzīgi reversa defekti stacionāra ledus un rifu malās, pūļu un straumju veidošanās.

negodīgi viļņi

negodīgi viļņi(viesabonēšanas viļņi, briesmoņu viļņi, frīka viļņi - anomāli viļņi) - milzu viļņi, kas rodas okeānā, vairāk nekā 30 metrus augsti, un tiem ir jūras viļņiem neparasta uzvedība.

Tikai pirms 10-15 gadiem zinātnieki uzskatīja jūrnieku stāstus par milzīgiem slepkavas viļņiem, kas parādās no nekurienes un nogremdē kuģus, tikai par jūras folkloru. Ilgu laiku klīstošie viļņi tika uzskatīti par daiļliteratūru, jo tie neiekļāvās nevienā matemātiskajā modelī, kas tajā laikā pastāvēja notikumu un to uzvedības aprēķināšanai, jo planētas Zeme okeānos nevar pastāvēt viļņi, kuru augstums pārsniedz 21 metru.

Viens no pirmajiem briesmoņu viļņa aprakstiem ir datēts ar 1826. gadu. Tā augstums bija vairāk nekā 25 metri, un tas tika pamanīts Atlantijas okeānā pie Biskajas līča. Neviens neticēja šai ziņai. Un 1840. gadā navigators Dumonts d'Urvils riskēja ierasties Francijas Ģeogrāfijas biedrības sanāksmē un paziņot, ka pats savām acīm redzējis 35 metrus garu vilni.Klātesošie par viņu smējās.Bet ir stāsti par milzīgiem spoku viļņiem. kas pēkšņi parādījās okeāna vidū pat ar nelielu vētru un to stāvums atgādināja milzīgas ūdens sienas, kļuva arvien vairāk.

Vēsturiskas liecības par negodīgiem viļņiem

Tātad 1933. gadā ASV flotes kuģis Ramapo tika noķerts vētrā Klusajā okeānā. Septiņas dienas kuģi mētājās viļņi. Un 7. februāra rītā pēkšņi no aizmugures uzlēca neticama augstuma šahta. Vispirms kuģis tika iemests dziļā bezdibenī, bet pēc tam gandrīz vertikāli pacelts putojošā ūdens kalnā. Apkalpe, kurai paveicās izdzīvot, fiksēja 34 metru viļņu augstumu. Tas pārvietojās ar ātrumu 23 m/s jeb 85 km/h. Līdz šim tas tiek uzskatīts par augstāko jebkad izmērīto negodīgo vilni.

Otrā pasaules kara laikā, 1942. gadā, Queen Mary laineris no Ņujorkas uz Apvienoto Karalisti pārvadāja 16 tūkstošus amerikāņu militārpersonu (starp citu, vienā kuģī pārvadāto cilvēku skaita rekords). Pēkšņi parādījās 28 metrus garš vilnis. "Augšējais klājs atradās savā parastajā augstumā, un pēkšņi - pēkšņi! - tas pēkšņi nokrita," atcerējās doktors Norvals Kārters, kurš atradās uz neveiksmīgā kuģa. Kuģis sasvērās 53 grādu leņķī – ja leņķis būtu bijis pat par trim grādiem lielāks, nāve būtu neizbēgama. Stāsts par "Karalieni Mariju" veidoja Holivudas filmas "Poseidons" pamatu.

Tomēr 1995. gada 1. janvārī Dropner naftas platformā Ziemeļjūrā pie Norvēģijas krastiem pirmo reizi ar instrumentiem tika fiksēts vilnis ar 25,6 metru augstumu, ko sauca par Dropnera vilni. Projekts Maksimālais vilnis ļāva mums no jauna paskatīties uz sauskravu kuģu, kas pārvadāja konteinerus un citas svarīgas kravas, bojāejas cēloņus. Turpmākie pētījumi trīs nedēļu laikā visā pasaulē reģistrēja vairāk nekā 10 atsevišķus milzu viļņus, kuru augstums pārsniedza 20 metrus. Jaunais projekts saucas Wave Atlas, kas paredz pasaules mēroga novēroto monstru viļņu kartes apkopošanu un tās turpmāku apstrādi un pievienošanu.

Cēloņi

Pastāv vairākas hipotēzes par ekstrēmo viļņu cēloņiem. Daudziem no viņiem trūkst veselā saprāta. Vienkāršākie skaidrojumi ir balstīti uz vienkāršas dažāda garuma viļņu superpozīcijas analīzi. Tomēr aprēķini liecina, ka ekstrēmo viļņu iespējamība šādā shēmā ir pārāk maza. Vēl viena ievērojama hipotēze liecina par iespēju fokusēt viļņu enerģiju dažās virsmas strāvas struktūrās. Tomēr šīs struktūras ir pārāk specifiskas, lai enerģijas fokusēšanas mehānisms izskaidrotu sistemātisku ekstrēmu viļņu rašanos. Visticamākais ekstrēmo viļņu rašanās skaidrojums jābalsta uz nelineāro virsmas viļņu iekšējiem mehānismiem, neiesaistot ārējos faktorus.

Interesanti, ka šādi viļņi var būt gan cekas, gan siles, ko apstiprina aculiecinieki. Turpmākie pētījumi ir saistīti ar vēja viļņu nelinearitātes ietekmi, kas var izraisīt nelielu viļņu grupu (pakešu) vai atsevišķu viļņu (solitonu) veidošanos, kas var pārvietoties lielos attālumos, būtiski nemainot to struktūru. Līdzīgi iepakojumi praksē ir novēroti arī daudzkārt. Šādu viļņu grupu raksturīgās iezīmes, kas apstiprina šo teoriju, ir tādas, ka tās pārvietojas neatkarīgi no citiem viļņiem un tām ir mazs platums (mazāk par 1 km), augstumam krasi samazinoties malās.

Tomēr vēl nav izdevies pilnībā noskaidrot anomālo viļņu raksturu.

Viļņi, kurus esam pieraduši redzēt uz jūras virsmas, veidojas galvenokārt vēja ietekmē. Tomēr viļņi var rasties arī citu iemeslu dēļ, tad tos sauc;

Plūdmaiņas, veidojas Mēness un Saules plūdmaiņu spēku ietekmē;

Bariskais spiediens, kas rodas pēkšņu atmosfēras spiediena izmaiņu laikā;

Seismisks (cunami), kas izveidojies zemestrīces vai vulkāna izvirduma rezultātā;

Kuģa problēmas, kas rodas, kuģim pārvietojoties.

Jūru un okeānu virsmās dominē vēja viļņi. Paisuma, seismiskie, spiediena un kuģu viļņi būtiski neietekmē kuģu navigāciju atklātā okeānā, tāpēc pie to apraksta nepakavēsimies. Vēja viļņi ir viens no galvenajiem hidrometeoroloģiskajiem faktoriem, kas nosaka kuģošanas drošību un ekonomisko efektivitāti, jo vilnis, uzskrienot uz kuģa, tam atsitas, šūpojas, atsitas sānos, applūst klājus un virsbūves, kā arī samazina ātrumu. Kustība rada bīstamus sarakstus, apgrūtina kuģa atrašanās vietas noteikšanu un ļoti nogurdina apkalpi. Papildus ātruma zudumam viļņi izraisa kuģa novirzīšanos un novirzīšanos no dotā kursa, un, lai to saglabātu, nepieciešama pastāvīga stūres maiņa.

Vēja viļņi ir vēja izraisītu viļņu veidošanās, attīstības un izplatīšanās process uz jūras virsmas. Vēja viļņiem ir divas galvenās iezīmes. Pirmā iezīme ir neregularitāte: viļņu izmēra un formas traucējumi. Viens vilnis neatkārtojas, lielam var sekot mazs vai varbūt vēl lielāks vilnis; Katrs atsevišķais vilnis nepārtraukti maina savu formu. Viļņu virsotnes pārvietojas ne tikai vēja virzienā, bet arī citos virzienos. Tik sarežģīta izjauktās jūras virsmas struktūra ir izskaidrojama ar vēja virpuļojošo, nemierīgo dabu, kas veido viļņus. Otra viļņu iezīme ir tā elementu straujā mainība laikā un telpā, kā arī saistīta ar vēju. Taču viļņu lielums ir atkarīgs ne tikai no vēja ātruma, liela nozīme ir tā darbības ilgumam, ūdens virsmas laukumam un konfigurācijai. No praktiskā viedokļa nav nepieciešams zināt katra atsevišķā viļņa vai katras viļņa vibrācijas elementus. Tāpēc viļņu izpēte galu galā ir saistīta ar statistisko modeļu identificēšanu, kas ir skaitliski izteikti ar atkarībām starp viļņu elementiem un faktoriem, kas tos nosaka.

3.1.1. Viļņu elementi

Kopējie viļņu elementi ir (25. att.):

Virsotne - viļņu virsotnes augstākais punkts;

Apakšdaļa ir viļņu siles zemākais punkts;

Augstums (h) - pārsniedz viļņa virsotni;

Garums (L) ir horizontālais attālums starp divu blakus esošo grēdu virsotnēm viļņa profilā, kas novilkts vispārējā viļņu izplatīšanās virzienā;

Periods (t) - laika intervāls starp divu blakus esošo viļņu virsotņu pāreju caur fiksētu vertikāli; citiem vārdiem sakot, tas ir laika periods, kurā vilnis veic attālumu, kas vienāds ar tā garumu;

Slīpums (e) ir dotā viļņa augstuma attiecība pret tā garumu. Viļņa stāvums dažādos viļņa profila punktos ir atšķirīgs. Vidējo viļņu stāvumu nosaka attiecība:

Rīsi. 25.Viļņu pamatelementi.

Viļņa fronte ir līnija uz nelīdzenas virsmas plāna, kas iet gar dotā viļņa virsotnes virsotnēm, kuras nosaka viļņu profilu kopa, kas novilkta paralēli vispārējam viļņu izplatīšanās virzienam.

Navigācijai vislielākā nozīme ir tādiem viļņu elementiem kā augstums, periods, garums, stāvums un vispārējais viļņu kustības virziens. Tie visi ir atkarīgi no vēja plūsmas parametriem (vēja ātrums un virziens), tā garuma (paātrinājuma) virs jūras un darbības ilguma.

Atkarībā no veidošanās un izplatīšanās apstākļiem vēja viļņus var iedalīt četros veidos.

Vējš - viļņu sistēma, kas novērošanas brīdī atrodas vēja ietekmē, kas to izraisa. Vēja viļņu un vēja izplatīšanās virzieni dziļūdenī parasti sakrīt vai atšķiras ne vairāk kā par četriem punktiem (45°).

Vēja viļņiem ir raksturīgs tas, ka to aizvēja slīpums ir stāvāks nekā pretvēja, tāpēc cekulu virsotnes parasti sabrūk, veidojot putas, vai pat tiek norautas stipra vēja ietekmē. Viļņiem ieplūstot seklā ūdenī un tuvojoties krastam, viļņu un vēja izplatīšanās virzieni var atšķirties par vairāk nekā 45°.

Pietūkums - vēja izraisīti viļņi, kas izplatās viļņu veidošanās zonā pēc vēja pavājināšanās un/vai virziena maiņas, vai vēja izraisīti viļņi, kas nāk no viļņu veidošanās zonas uz citu apgabalu, kur vējš pūš ar citu ātrumu un/vai citā virzienā. Īpašu pietūkuma gadījumu, kas izplatās, ja nav vēja, sauc par mirušo pietūkumu.

Jaukti - viļņi, kas veidojas vēja viļņu un pietūkuma mijiedarbības rezultātā.

Vēja viļņu transformācija - izmaiņas vēja viļņu struktūrā ar izmaiņām dziļumā. Šajā gadījumā viļņu forma tiek izkropļota, tie kļūst stāvāki un īsāki, un mazā dziļumā, kas nepārsniedz viļņa augstumu, viļņu virsotnes apgāžas un viļņi tiek iznīcināti.

Pēc izskata vēja viļņiem ir raksturīgas dažādas formas.

Ripple ir sākotnējā vēja viļņu attīstības forma, kas notiek vāja vēja ietekmē; Viļņu virsotnes, kad tās viļņojas, atgādina zvīņas.

Trīsdimensiju viļņi ir viļņu kopums, kuru vidējais virsotnes garums ir vairākas reizes lielāks par vidējo viļņu garumu.

Regulārie viļņi ir viļņi, kuros visu viļņu forma un elementi ir vienādi.

Pūlis ir haotisks traucējums, kas rodas viļņu mijiedarbības rezultātā, kas pārvietojas dažādos virzienos.

Viļņus, kas laužas pāri krastiem, rifiem vai akmeņiem, sauc par lauzējiem. Viļņus, kas triecas piekrastes zonā, sauc par sērfošanu. Stāvo krastu un ostas iekārtu tuvumā sērfošanai ir apgriezta viļņa forma.

Viļņi uz jūras virsmas tiek sadalīti brīvajos, kad spēks, kas tos izraisījis, pārstāj darboties un viļņi brīvi kustas, un piespiedu kārtā, kad spēks, kas izraisīja viļņu veidošanos, neapstājas.

Pamatojoties uz viļņu elementu mainīgumu laikā, tos iedala vienmērīgajos viļņos, t.i., vēja viļņos, kuros viļņu statistiskie raksturlielumi laika gaitā nemainās, un attīstošajos vai vājinošajos viļņos, kas laika gaitā maina savus elementus.

Pēc formas viļņus iedala divdimensiju - viļņu kopā, kuru vidējais viļņa garums ir daudzkārt lielāks par vidējo viļņa garumu, trīsdimensiju - viļņu kopā, kuru vidējais viļņu garums ir vairākas reizes lielāks par viļņa garumu. , un vientuļš, kam ir tikai kupolveida cekuls bez zoles.

Atkarībā no viļņa garuma attiecības pret jūras dziļumu viļņus iedala īsajos, kuru garums ir ievērojami mazāks par jūras dziļumu, un garajos, kuru garums ir lielāks par jūras dziļumu.

Atbilstoši viļņu formas kustības raksturam tās var būt translācijas, kurās ir redzama viļņu formas kustība, un stāvošas – bez kustības. Pamatojoties uz to, kā viļņi atrodas, tos iedala virspusējos un iekšējos. Iekšējie viļņi veidojas vienā vai citā dziļumā dažādu blīvumu ūdens slāņu saskarsmē.

3.1.2. Viļņu elementu aprēķināšanas metodes

Secīgi izvietotu ūdens daļiņu rotācijas kustība, kas sākotnējā kustības brīdī nobīdīta par fāzes leņķi, rada translācijas kustības izskatu: atsevišķas daļiņas pārvietojas slēgtās orbītās, savukārt viļņu profils pārvietojas translācijas virzienā vēja virzienā. Trochoidālo viļņu teorija ļāva matemātiski pamatot atsevišķu viļņu struktūru un saistīt to elementus savā starpā. Tika iegūtas formulas, kas ļāva aprēķināt atsevišķus viļņu elementus

Jāpiebilst, ka trohoidālo viļņu teorija ir derīga tikai regulārajiem divdimensiju viļņiem, kas tiek novēroti brīvo vēja viļņu – uzbriešanas gadījumā. Trīsdimensiju vēja viļņos daļiņu orbitālie ceļi nav slēgtas apļveida orbītas, jo vēja ietekmē uz jūras virsmas notiek horizontāla ūdens pārnešana viļņu izplatīšanās virzienā.

Jūras viļņu trohoidālā teorija neatklāj to attīstības un vājināšanās procesu, kā arī enerģijas pārnešanas mehānismu no vēja uz vilni. Tikmēr tieši šie jautājumi ir jāatrisina, lai iegūtu ticamas atkarības vēja viļņu elementu aprēķināšanai.

Tāpēc jūras viļņu teorijas attīstība gāja pa vēja un viļņu teorētisko un empīrisko saikņu izstrādes ceļu, ņemot vērā reālo jūras vēja viļņu daudzveidību un parādības nestacionāro raksturu, t.i., ņemot vērā to viļņus. attīstība un vājināšanās.

Kopumā vēja viļņu elementu aprēķināšanas formulas var izteikt kā vairāku mainīgo funkciju

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

kur W ir vēja ātrums; D - paātrinājums, t - vēja darbības ilgums; H - jūras dziļums.

Seklos jūras apgabalos atkarības var izmantot, lai aprēķinātu viļņu augstumu un garumu

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

Atklātās jūras teritorijās viļņu elementus, kuru augstuma varbūtība ir 5%, un vidējos viļņu garumus aprēķina pēc atkarībām:

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

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

Koeficients A tiek aprēķināts, izmantojot formulu

Valsts okeanogrāfijas institūtā, pamatojoties uz viļņu spektrāli statistisko teoriju, tika iegūti grafiski savienojumi starp viļņu elementiem un vēja ātrumu, tā darbības ilgumu un paātrinājuma garumu. Šīs atkarības jāuzskata par visdrošākajām, sniedzot pieņemamus rezultātus, uz kuru pamata PSRS Hidrometeoroloģijas centrā (V.S. Krasjuks) tika izveidotas nomogrammas viļņu augstuma aprēķināšanai. Nomogramma (26. att.) ir sadalīta četros kvadrantos (I-IV) un sastāv no grafiku sērijas, kas sakārtotas noteiktā secībā.

Nomogrammas I kvadrantā (skaitot no apakšējā labā stūra) ir dots grādu režģis, kura katrs dalījums (horizontāli) atbilst 1° no meridiāna noteiktā platuma grādos (no 70 līdz 20° N) kartēm plkst. polāro stereogrāfiju projekciju mērogā 1:15 000000. Pakāpju režģis ir nepieciešams, lai attālumu starp izobāriem n un izobāru R izliekuma rādiusu, kas mērīts uz cita mēroga kartēm, pārvērstu mērogā 1:15 000000. Šajā gadījumā mēs nosakām attālumu starp izobāri n un izobāru R izliekuma rādiuss meridiāna grādos noteiktā platuma grādos. Izobāru izliekuma rādiuss R ir apļa rādiuss, ar kuru izobāra daļai, kas iet caur punktu, par kuru tiek veikts aprēķins, vai tā tuvumā ir vislielākais kontakts. To nosaka, izmantojot skaitītāju, izvēloties to tā, lai no atrastā centra izvilkts loks sakristu ar doto izobāra posmu. Pēc tam grādu režģī mēs uzzīmējam izmērītās vērtības noteiktā platuma grādos, kas izteiktas meridiāna grādos, un, izmantojot kompasu, mēs nosakām izobāru izliekuma rādiusu un attālumu starp izobāriem, kas atbilst skalai. no 1:15 000 000.

Rīsi. 26. Nomogramma viļņu elementu un vēja ātruma aprēķināšanai no virsmas spiediena lauku kartēm, kur izobāri zīmēti ar intervālu 5 mbar (a) un 8 mbar (b). 1 - ziema, 2 - vasara.

IV kvadrantā ir līknes, kas ļauj noteikt tā saukto nozīmīgo viļņu augstumu (h 3H), kuru varbūtība ir 12,5%, pamatojoties uz vēja ātrumu, paātrinājumu vai vēja darbības ilgumu.

Ja ir iespējams, nosakot viļņu augstumu, izmantot ne tikai datus par vēja ātrumu, bet arī par vēja paātrinājumu un ilgumu, aprēķinu veic, izmantojot vēja paātrinājumu un ilgumu (stundās). Lai to izdarītu, no nomogrammas III kvadranta mēs nolaižam perpendikulu nevis pret paātrinājuma līkni, bet gan uz vēja ilguma līkni (6 vai 12 stundas). No iegūtajiem rezultātiem (paātrinājuma un ilguma izteiksmē) tiek ņemta mazākā viļņa augstuma vērtība.

Aprēķinus, izmantojot piedāvāto nomogrammu, var veikt tikai “dziļjūras” apgabaliem, t.i., apgabaliem, kur jūras dziļums nav mazāks par pusi no viļņa garuma. Kad paātrinājums pārsniedz 500 km vai vēja ilgums pārsniedz 12 stundas, tiek izmantota viļņu augstuma atkarība no vēja, kas atbilst okeāna apstākļiem (sabiezināta līkne IV kvadrantā).

Tādējādi, lai noteiktu viļņu augstumu noteiktā punktā, ir jāveic šādas darbības:

A) atrodiet izobar R izliekuma rādiusu, kas iet caur noteiktu punktu vai tuvu tam (izmantojot kompasu pēc atlases). Izobāru izliekuma rādiusu nosaka tikai cikloniskā izliekuma gadījumā (ciklonos un ieplakās) un izsaka meridiāna grādos;

B) nosaka spiediena starpību n, mērot attālumu starp blakus esošajiem izobāriem izvēlētā punkta apgabalā;

C) izmantojot atrastās vērtības R un n, atkarībā no gada laika, mēs atrodam vēja ātrumu W;

D) zinot vēja ātrumu W un paātrinājumu D vai vēja ilgumu (6 vai 12 stundas), atrodam nozīmīgo viļņu augstumu (h 3H).

Paātrinājums tiek atrasts šādi. No katra punkta, kuram aprēķina viļņu augstumu, tiek novilkta straumes līnija pretvēja virzienā, līdz tās virziens attiecībā pret sākotnējo mainās 45° leņķī vai sasniedz krastu vai ledus malu. Aptuveni tas būs vēja paātrinājums vai ceļš, pa kuru jāveido viļņi, kas nonāk noteiktā punktā.

Vēja darbības ilgums tiek definēts kā laiks, kurā vēja virziens paliek nemainīgs vai novirzās no sākotnējā ne vairāk kā par ±22,5°.

Saskaņā ar nomogrammu attēlā. 26a, jūs varat noteikt viļņa augstumu no virsmas spiediena lauka kartes, uz kuras izobāri ir novilkti caur 5 mbar. Ja izobāri ir novilkti caur 8 mbar, tad nomogramma, kas parādīta attēlā. 26 b.

Viļņu periodu un garumu var aprēķināt no vēja ātruma un viļņu augstuma datiem. Aptuvenu viļņu perioda aprēķinu var veikt, izmantojot grafiku (27. att.), kas parāda saistību starp periodiem un vēja viļņu augstumu pie dažādiem vēja ātrumiem (W). Viļņa garumu nosaka tā periods un jūras dziļums dotajā punktā saskaņā ar grafiku (28. att.).

Cilvēki daudzas dabas parādības uzskata par pašsaprotamām. Mēs esam pieraduši pie vasaras, rudens, ziemas, lietus, sniega, viļņiem un nedomājam par iemesliem. Un tomēr, kāpēc jūrā veidojas viļņi? Kāpēc uz ūdens virsmas parādās viļņi pat pilnīgā mierā?

Izcelsme

Ir vairākas teorijas, kas izskaidro jūras un okeāna viļņu rašanos. Tie veidojas šādu iemeslu dēļ:

• atmosfēras spiediena izmaiņas;
• bēgumi un bēgumi;
• zemūdens zemestrīces un vulkānu izvirdumi;
• kuģu kustība;
• stiprs vējš.

Lai saprastu veidošanās mehānismu, jāatceras, ka ūdens tiek satraukts un vibrē piespiedu kārtā – fiziskas ietekmes rezultātā. Akmens, laiva vai tam pieskaroties roka, iekustina šķidro masu, radot dažādas stiprības vibrācijas.

Raksturlielumi

Viļņi ir arī ūdens kustība pa rezervuāra virsmu. Tie ir gaisa daļiņu un šķidruma saķeres rezultāts. Sākumā ūdens un gaisa simbioze izraisa viļņošanos uz ūdens virsmas un pēc tam liek ūdens stabam kustēties.

Izmērs, garums un stiprums atšķiras atkarībā no vēja stipruma. Vētras laikā spēcīgi stabi paceļas 8 metrus un stiepjas gandrīz ceturtdaļkilometra garumā.

Dažkārt spēks ir tik iznīcinošs, ka triecas pret piekrastes joslu, izrauj ar saknēm lietussargus, dušas un citas pludmales ēkas un nojauc visu, kas ceļā nonāk. Un tas neskatoties uz to, ka svārstības veidojas vairākus tūkstošus kilometru no krasta.

Visus viļņus var iedalīt 2 kategorijās:

• vējš;
• stāvus.

Vējš

Vēja tie, kā norāda nosaukums, veidojas vēja ietekmē. Tās brāzmas slauka tangenciāli, sūknējot ūdeni un liekot tai kustēties. Vējš stumj šķidro masu uz priekšu tai priekšā, bet gravitācija procesu bremzē, atstumjot to atpakaļ. Kustības uz virsmas, kas rodas divu spēku ietekmē, atgādina pacelšanos un nolaišanos. To virsotnes sauc par grēdām, un to pamatnes sauc par zolēm.

Noskaidrojot, kāpēc jūrā veidojas viļņi, paliek atklāts jautājums: kāpēc tie veic svārstīgas kustības augšup un lejup? Izskaidrojums ir vienkāršs – vēja mainīgums. Tas ātri un enerģiski ielido, pēc tam norimst. Kores augstums un svārstību biežums ir tieši atkarīgs no tā spēka un jaudas. Ja kustības ātrums un gaisa straumju stiprums pārsniedz normu, rodas vētra. Vēl viens iemesls ir atjaunojamā enerģija.

Atjaunojamā enerģija

Reizēm jūra ir pavisam mierīga, bet veidojas viļņi. Kāpēc? Okeanogrāfi un ģeogrāfi šo fenomenu saista ar atjaunojamo enerģiju. Ūdens vibrācijas ir tās avots un veidi, kā saglabāt potenciālu ilgu laiku.

Dzīvē tas izskatās apmēram šādi. Vējš rada noteiktu vibrāciju daudzumu ūdenstilpē. Šo vibrāciju enerģija ilgs vairākas stundas. Šajā laikā šķidrie veidojumi veic desmitiem kilometru garus attālumus un “pietauvojas” vietās, kur ir saulains laiks, bezvējš un ūdenstilpne ir mierīga.

stāvus

Stāvošie vai atsevišķi viļņi rodas okeāna dibena trīču dēļ, kas raksturīgi zemestrīcēm, vulkānu izvirdumiem, kā arī krasām atmosfēras spiediena izmaiņām.

Šo parādību sauc par seiche, kas tulkojumā no franču valodas nozīmē "šūpoles". Seiches ir raksturīgas līčiem, līčiem un dažām jūrām, kas apdraud pludmales, piekrastes joslas būves, piestātnē pietauvotus kuģus un cilvēkus uz klāja.

Konstruktīvs un destruktīvs

Veidojumi, kas veic lielus attālumus, nemainot formu un nezaudējot enerģiju, ietriecas krastā un lūst. Turklāt katram pārspriegumam ir atšķirīga ietekme uz piekrastes joslu. Ja tas mazgā krastu, tas tiek klasificēts kā konstruktīvs.

Destruktīvais ūdens pieplūdums ar spēku skar piekrasti, to postot, pamazām izskalojot no pludmales joslas smiltis un oļus. Šajā gadījumā dabas parādība tiek klasificēta kā destruktīva.

Iznīcināšanai ir dažādas destruktīvas spējas. Dažreiz tas ir tik spēcīgs, ka sabrūk nogāzes, sašķeļ klintis un atdala akmeņus. Laika gaitā pat viscietākie akmeņi erodējas. Amerikas lielākā bāka tika uzcelta Haterasas ragā 1870. gadā. Kopš tā laika jūra ir ievirzījusies gandrīz 430 metrus piekrastē, izskalojot piekrastes joslu un pludmales. Tas ir tikai viens no vairākiem desmitiem faktu.

Cunami ir destruktīvu ūdens veidojumu veids, kam raksturīgs liels postošais spēks. To ātrums sasniedz līdz 1000 km/h. Tas ir augstāks par reaktīvo lidmašīnu. Dziļumā cunami virsotnes augstums ir neliels, bet krasta tuvumā tie palēninās, bet palielinās līdz 20 metriem.

80% gadījumu cunami ir zemūdens zemestrīču rezultāts, pārējos 20% - vulkāna izvirdumi un zemes nogruvumi. Zemestrīču rezultātā dibens nobīdās vertikāli: viena tā daļa iet uz leju, bet otra paralēli paceļas. Uz rezervuāra virsmas veidojas dažāda stipruma vibrācijas.

Nenormālie slepkavas

Tos sauc arī par klejotājiem, briesmoņiem, anomāliem un biežāk sastopamiem okeānos.

Vēl pirms 30-40 gadiem jūrnieku stāsti par anomālām ūdens svārstībām tika uzskatīti par teikām, jo ​​aculiecinieku stāsti neiekļāvās esošajās zinātniskajās teorijās un aprēķinos. 21 metra augstums tika uzskatīts par okeāna un jūras svārstību robežu.

Galvenais viļņu veidošanās iemesls ir vējš, kas pūš virs ūdens. Tāpēc viļņa lielums ir atkarīgs no tā trieciena stipruma un laika. Vēja ietekmē ūdens daļiņas paceļas uz augšu, dažkārt atraujoties no virsmas, bet pēc kāda laika dabiskās gravitācijas ietekmē tās neizbēgami nokrīt. No attāluma var šķist, ka vilnis virzās uz priekšu, bet patiesībā, ja šis vilnis, protams, nav cunami, (cunami ir cita rašanās raksturs) tas tikai krīt un paceļas. Tā, piemēram, jūras putns, kas nolaidies uz nelīdzenas jūras virsmas, šūpojas uz viļņiem, bet nepārvietosies no savas vietas.

Tikai pie krasta, kur vairs nav dziļš, ūdens virzās uz priekšu, ripojot uz krastu. Starp citu, pieredzējuši jūrnieki nosaka jūras nelīdzenuma pakāpi, skatoties uz izsmidzināšanas grēdu no nolauztiem pilieniem, kas veido cekuli uz viļņa; ja grēda un putas uz tās ir tikko sākušas veidoties, tad jūras stāvoklis ir 3 punkti.

Kādu jūras vilni sauc par uzplūdu?

Viļņi jūrā var pastāvēt pat bez vēja; tie ir cunami, ko izraisījušas dabas katastrofas, piemēram, zemūdens vulkāna izvirdumi, un vilnis, ko jūrnieki sauc par uzskrējienu. Tas veidojas jūrā pēc spēcīgas vētras, kad vējš ir pierimis, taču vēja iekustinātās lielās ūdens masas un parādības, ko sauc par rezonansi, dēļ viļņi turpina šūpoties. Jāpiebilst, ka šādi viļņi nav daudz drošāki par vētru un var viegli apgāzt kuģi vai laivu ar nepieredzējušiem jūrniekiem.

Viļņus rada vējš. Vētras rada vējus, kas ietekmē ūdens virsmu, radot viļņošanos, tāpat kā viļņošanos kafijas tasē pēc sērfošanas, kad pūšat uz tās. Pats vējš redzams laika prognožu kartēs: tās ir zema spiediena zonas. Jo lielāka to koncentrācija, jo stiprāks būs vējš. Mazie (kapilārie) viļņi sākotnēji virzās tajā virzienā, kurā pūš vējš. Jo stiprāks un ilgāk pūš vējš, jo lielāka tā ietekme uz ūdens virsmu. Laika gaitā viļņi sāk palielināties. Tā kā vējš turpina pūst un tā radītos viļņus turpina ietekmēt, mazie viļņi sāk augt. Vējš uz tiem atstāj lielāku ietekmi nekā uz mierīgu ūdens virsmu. Viļņa lielums ir atkarīgs no vēja ātruma, kas to veido. Vējš, kas pūš ar noteiktu nemainīgu ātrumu, spēs radīt noteikta izmēra vilni. Un, tiklīdz vilnis sasniedz maksimālo iespējamo izmēru konkrētajam vējam, tas kļūst “pilnībā izveidots”. Ģenerētajiem viļņiem ir dažādi ātrumi un viļņu periodi. (Sīkāku informāciju skatiet sadaļā par viļņu terminoloģiju.) Ilgstošas ​​​​viļņi ceļo ātrāk un veic lielākus attālumus nekā to lēnākie viļņi. Atkāpjoties no vēja avota (izplatīšanās), viļņi veido sērfošanas līnijas (uzbriest), kas neizbēgami ripo uz krastu. Jūs, iespējams, jau esat iepazinies ar jēdzienu "viļņu komplekts"! Viļņus, kurus vairs neietekmē vējš, kas tos radījis, sauc par grunts akas. Tieši pēc tā tiecas sērfotāji! Kas ietekmē sērfošanas (uzbriest) izmēru? Ir trīs galvenie faktori, kas ietekmē viļņu lielumu atklātā jūrā: Vēja ātrums - jo lielāks tas ir, jo lielāks būs vilnis. Vēja ilgums ir līdzīgs iepriekšējam. Atnest (atnest, “pārklājuma zona”) - atkal, jo lielāka pārklājuma zona, jo lielāks vilnis veidojas. Tiklīdz vējš pārstāj viņus ietekmēt, viļņi sāk zaudēt savu enerģiju. Viņi virzīsies, līdz jūras gultnes izvirzījumi vai citi šķēršļi viņu ceļā (piemēram, liela sala) absorbēs visu enerģiju. Ir vairāki faktori, kas ietekmē viļņa lielumu noteiktā sērfošanas vietā. Starp viņiem: Sērfošanas (uzbriešanas) virziens - vai tas ļaus viļņojumam nokļūt mums vajadzīgajā vietā? Okeāna dibens - viļņojums, kas virzās no okeāna dzīlēm uz rifu, veido lielus viļņus ar mucām iekšā. Sekla, gara dzega, kas stiepjas uz krastu, palēninās viļņus un tie zaudēs enerģiju. Plūdmaiņas - daži sporta veidi ir pilnībā atkarīgi no tā. Uzziniet vairāk sadaļā par to, kā parādās labākie viļņi