Як утворюються хвилі? Причина виникнення хвиль Як з'являються хвилі в морі

Багато природних явищ людина сприймає як самі собою зрозумілі. Ми звикли до літа, осені, зими, дощу, снігу, хвиль і не замислюємося про причини. І все-таки, чому в морі утворюються хвилі? Чому на водній гладі з'являється бриж навіть у повний штиль?

Походження

Є кілька теорій, що пояснюють виникнення морських та океанічних хвиль. Вони утворюються через:

• перепадів атмосферного тиску;
• припливів та відливів;
• підводних землетрусів та вулканічних вивержень;
• рухи суден;
• сильний вітер.

Щоб зрозуміти механізм освіти, треба згадати, що вода хвилюється і коливається вимушено – внаслідок фізичної дії. Галька, човен, рука, що торкнулася її, наводять рідку масу в рух, створюючи коливання різної сили.

Характеристики

Хвилі – це також рух води поверхнею водойми. Вони є результатом зчеплення частинок повітря та рідини. Спочатку водно-повітряний симбіоз викликає бриж на поверхні води, а потім змушує рухатися водні товщі.

Розмір, довжина та сила змінюються, залежно від сили вітру. Під час шторму потужні стовпи піднімаються на 8 метрів та розтягуються у довжину майже на чверть кілометра.

Іноді сила настільки руйнівна, що обрушується на прибережну смугу, вириває з коренем парасольки, душові та інші пляжні будівлі, зносить все на своєму шляху. І це при тому, що формуються коливання за кілька тисяч кілометрів від берега.

Усі хвилі можна розділити на 2 категорії:

• вітрові;
• стоячі.

Вітрові

Вітрові, як випливає з назви, утворюються під впливом вітру. Його пориви проносяться дотичною, нагнітаючи воду і змушуючи її рухатися. Вітер підштовхує рідку масу вперед, але сила тяжіння гальмує процес, штовхаючи її назад. Рухи на поверхні, що виникають внаслідок впливу двох сил, нагадують підйоми та спуски. Їхні вершини називаються гребенями, а основи – підошвами.

З'ясувавши, чому утворюються на морі хвилі, відкритим залишилося питання про те, чому вони здійснюють коливальні рухи вгору та вниз? Пояснення просте - мінливість вітру. Він то стрімко і рвучко налітає, то стихає. Висота гребеня, періодичність коливань безпосередньо залежить від його сили та потужності. Якщо швидкість переміщення та сила повітряних потоків перевищують показники норми, піднімається шторм. Ще одна причина – відновлювана енергія.

Відновлювана енергія

Іноді море повний штиль, а хвилі утворюються. Чому? Океанографи та географи пояснюють це явище відновлюваною енергією. Водні коливання є її джерелом та способи зберігати потенціал тривалий час.

У житті це виглядає приблизно так. Вітер створює певну кількість коливань у водоймі. Енергії цих вагань вистачить на кілька годин. За цей час рідкі утворення долають відстань у десятки кілометрів і «швартуються» в районах, де сонячно, немає вітру, і водоймище спокійне.

Стоячі

Стоячі чи одиночні хвилі виникають внаслідок поштовхів на океанічному дні, характерному для землетрусів, вивержень вулканів, а також через різку зміну атмосферного тиску.

Це явище називається сейші, що перекладається з французької як «розгойдуватися». Сейші характерно для бухт, заток і деяких морів, є небезпекою для пляжів, споруд у прибережній смузі, пришвартованих біля причалу кораблів і людей, що знаходяться на борту.

Конструктивні та деструктивні

Утворення, що долають великі відстані і при цьому не змінюють форму і не втрачають енергію, ударяються об берег і розбиваються. У цьому кожен накат по-різному впливає прибережну смугу. Якщо він намиває берег, класифікується як конструктивний.

Деструктивний накат води обрушується своєю міццю на узбережжі, руйнуючи його, поступово змиваючи пісок та гальку з пляжної смуги. І тут природне явище класифікується як деструктивне.

Деструкція буває різної руйнівної сили. Іноді вона настільки потужна, що обрушує схили, розколює скелі, поділяє скелі. Згодом навіть найтвердіші скелі руйнуються. Найбільший маяк Америки збудували на мисі Гаттерас у 1870 році. З того часу море просунулося майже на 430 метрів у глибину узбережжя, змивши прибережну смугу та пляжі. Це лише один із десятків фактів.

Цунамі – різновид деструктивних водних утворень, що характеризуються великою руйнівною силою. Швидкість їхнього переміщення сягає 1000 км/год. Це вище, ніж реактивний літак. На глибині висота гребеня цунамі невелика, але біля берега вони знижують швидкість, натомість нарощують висоту до 20 метрів.

У 80% випадків цунамі є наслідком підводних землетрусів, у 20% — вивержень вулканів і зсувів. Внаслідок землетрусів дно зміщується по вертикалі: одна його частина опускається, а друга – паралельно піднімається. На поверхні водойми утворюються коливання різної сили.

Аномальні вбивці

Вони також відомі як блукаючі, монстри, аномальні та більше характерні для океанів.

Ще 30-40 років тому розповіді моряків про аномальні коливання води вважали небилицями, тому що в існуючі наукові теорії та розрахунки свідчення очевидців не вкладалися. Висота 21 метр вважалася граничною для океанічних та морських коливань.

Хвилі, які ми звикли бачити на поверхні моря, утворюються головним чином під дією вітру. Однак хвилі можуть виникати і з інших причин, вони тоді називаються;

Припливні, що утворюються під дією припливоутворюючих сил Місяця та Сонця;

Баричні, що виникають за різких змін атмосферного тиску;

сейсмічні (цунамі), що утворюються в результаті землетрусу або виверження вулканів;

Корабельні, що виникають під час руху судна.

Вітрові хвилі є переважаючими на поверхні морів та океанів. Хвилі припливні, сейсмічні, баричні та корабельні істотного впливу на плавання суден у відкритому океані не надають, тому на їхньому описі ми зупинятися не будемо. Вітрове хвилювання - один з основних гідрометеорологічних факторів, що визначають безпеку та економічну ефективність мореплавання, оскільки хвиля, набігаючи на судно, обрушується на нього, розгойдує, б'є в борт, заливає палуби та надбудови, зменшує швидкість ходу. Качка створює небезпечні крени, ускладнює визначення місця судна і сильно виснажує команду. Крім втрати швидкості, хвилювання викликає нишпорення та ухилення судна із заданого курсу, і для утримання його потрібна постійна перекладка керма.

Вітровим хвилюванням називається процес формування, розвитку та поширення викликаних вітром хвиль на поверхні моря. Вітровому хвилюванню притаманні дві основні риси. Перша риса - нерегулярність: невпорядкованість розмірів та форм хвиль. Одна хвиля не повторює іншу, за великою може йти мала, а може і ще більша; кожна окрема хвиля постійно змінює свою форму. Гребені хвиль переміщаються у напрямі вітру, а й у інших напрямах. Така складна структура обуреної поверхні моря пояснюється вихровим, турбулентним характером вітру, що утворює хвилі. Друга риса хвилювання полягає у швидкій мінливості його елементів у часі та просторі та пов'язана також з вітром. Однак розміри хвиль залежать не тільки від швидкості вітру, важливе значення має тривалість його дії, площа та конфігурація водної поверхні. З погляду практики немає необхідності знати елементи кожної окремо взятої хвилі чи кожного хвильового коливання. Тому вивчення хвилювання зводиться зрештою до виявлення статистичних закономірностей, які чисельно виражаються залежностями між елементами хвиль і визначальними чинниками.

3.1.1. Елементи хвиль

Загальними елементами хвиль є (рис. 25):

Вершина - найвища точкагребеня хвилі;

Підошва - найнижча точка улоговини хвилі;

Висота (h) – перевищення вершини хвилі;

Довжина (Л)-горизонтальна відстань між вершинами двох суміжних гребенів на хвильовому профілі, проведеному в генеральному напрямі поширення хвиль;

Період (т) – інтервал часу між проходженням двох суміжних вершин хвиль через фіксовану вертикаль; іншими словами, це проміжок часу, протягом якого хвиля проходить відстань, що дорівнює своїй довжині;

Крутизна (е) – відношення висоти цієї хвилі до її довжини. Крутизна хвилі в різних точкаххвильового профілю різна. Середня крутість хвилі визначається ставленням:

Мал. 25. Основні елементи хвиль.

Фронт хвилі - лінія на плані схвильованої поверхні, що проходить по вершинах гребеня даної хвилі, які визначаються безліччю хвильових профілів, проведених паралельно генеральному напрямку поширення хвиль.

Для мореплавання найбільше значення мають такі елементи хвиль, як висота, період, довжина, крутість і генеральний напрямок переміщення хвиль. Всі вони залежать від параметрів вітрового потоку (швидкості та напрямки вітру), його протяжності (розгону) над морем та тривалості його дії.

Залежно від умов утворення та поширення вітрові хвилі можна поділити на чотири типи.

Вітрові - система хвиль, що у момент спостереження під впливом вітру, яким вона викликана. Напрями поширення вітрових хвиль і вітру на глибокій воді зазвичай збігаються або ж відрізняються не більше ніж на чотири румби (45 °).

Вітрові хвилі характерні тим, що підвітряний схил їх крутіший, ніж навітряний, тому верхівки гребенів зазвичай завалюються, утворюючи піну, або навіть зриваються сильним вітром. При виході хвиль на мілководді та підході їх до берега напрями поширення хвиль та вітру можуть відрізнятися більш ніж на 45 °.

Зиб - спричинені вітром хвилі, що розповсюджуються в області хвилеутворення після ослаблення вітру та/або зміни його напрямку, або спричинені вітром хвилі, що прийшли з області хвилеутворення в іншу область, де віє вітер з іншою швидкістю та/або іншим напрямом. Індивідуальний випадок зиби, що розповсюджується за відсутності вітру зветься мертвої хиби.

Змішані - хвилювання, що утворюється внаслідок взаємодії вітрових хвиль та зиби.

Трансформація вітрових хвиль – зміна структури вітрових хвиль за зміни глибини. У цьому випадку форма хвиль спотворюється, вони стають крутішими і коротшими і при невеликій глибині, що не перевищує висоти хвилі, гребені останніх перекидаються, і хвилі руйнуються.

По своєму зовнішньому виглядувітрові хвилі характеризуються різними формами.

Грябина - початкова форма розвитку вітрового хвилювання, що виникає під дією слабкого вітру; гребені хвиль при брижі нагадують луску.

Тривимірне хвилювання - сукупність хвиль, середня довжина гребеня яких у кілька разів перевищує середню довжину хвилі.

Регулярне хвилювання - хвилювання, в якому форма та елементи всіх хвиль однакові.

Товча - безладне хвилювання, що виникає внаслідок взаємодії хвиль, що біжать у різних напрямках.

Хвилі, що розбиваються над банками, рифами чи камінням, звуться бурунів. Хвилі, що обрушуються у прибережній зоні, називаються прибоєм. Біля крутих берегів і портових споруд прибій має форму скидання.

Хвилі на поверхні моря поділяються на вільні, коли сила, що викликала їх, припиняє діяти і хвилі вільно переміщуються, і вимушені, коли дія сили, що викликала утворення хвиль, не припиняється.

По мінливості елементів хвиль у часі їх поділяють на які встановилися, т. е, вітрове хвилювання, у якому статистичні характеристики хвиль не змінюються у часі, і що розвиваються чи згасають - які змінюють свої елементи у часі.

За формою хвилі діляться на двомірні - сукупність хвиль, середня довжина гребеня яких у багато разів більша за середню довжину хвиль, тривимірні - сукупність хвиль, середня довжина гребеня яких у кілька разів перевищує довжину хвиль, і відокремлені, що мають тільки куполоподібний гребінь без підошви.

Залежно від відношення довжини хвилі до глибини моря хвилі поділяються на короткі, довжина яких значно менша за глибину моря, і довгі, довжина яких більша за глибину моря.

За характером переміщення форми хвилі вони бувають поступальні, які мають спостерігається видиме переміщення форми хвилі, і стоячі - які мають переміщення. По тому, як розташовуються хвилі, їх поділяють на поверхневі та внутрішні. Внутрішні хвилі утворюються на тій чи іншій глибині поверхні розділу між шарами води різної щільності.

3.1.2. Методи розрахунку елементів хвиль

Обертальний рух послідовно розташованих частинок води, зрушених на фазовий кут у початковий момент руху, створює видимість поступального руху: окремі частинки рухаються замкнутими орбітами, у той час як профіль хвилі переміщається поступально в напрямку вітру. Трохоїдальна теорія хвиль дозволила математично обґрунтувати будову окремих хвиль і зв'язати між собою їх елементи. Були отримані формули, що дозволяють розрахувати окремі елементи хвиль

Слід зазначити, що триоїдальна теорія хвиль справедлива лише для правильних двовимірних хвиль, які спостерігаються у разі вільних вітрових хвиль – зиби. При тривимірному вітровому хвилюванні орбітальні шляхи частинок є замкнутими круговими орбітами, оскільки під впливом вітру виникає горизонтальне перенесення вод лежить на поверхні моря у напрямі поширення хвилі.

Трохоїдальна теорія морських хвиль не розкриває процесу їх розвитку та згасання, а також механізму передачі енергії від вітру до хвилі. Тим часом, вирішення саме цих питань необхідне для одержання надійних залежностей для розрахунку елементів вітрових хвиль.

Тому розвиток теорії морських хвиль пішов шляхом розробки теоретичних та емпіричних зв'язків між вітром і хвилюванням з урахуванням різноманітності реальних морських вітрових хвиль та нестаціонарності явища, тобто з урахуванням їх розвитку та згасання.

У загальному вигляді формули для розрахунку елементів вітрових хвиль можуть бути виражені у вигляді функції від кількох змінних

H, t, Л, C = f (W, D t, H),

Де W – швидкість вітру; D - розгін, t - тривалість дії вітру; Н – глибина моря.

Для мілководних районів морів для розрахунку висоти та довжини хвиль можна використовувати залежності

А = 0,0151H 0,342; z = 0,104H 0,573.

Для відкритих районів морів елементи хвиль, забезпеченість висот яких становить 5%, та середні значення довжини хвиль розраховуються за залежністю:

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

Л = 0,3lW 0,66D 0,64A.

Коефіцієнт А обчислюється за такою формулою

У Державному океанографічному інституті на підставі спектральної статистичної теорії хвилювання були отримані графічні зв'язки між елементами хвиль та швидкістю вітру, тривалістю його дії та довжиною розгону. Ці залежності слід вважати найбільш надійними, що дають прийнятні результати, на основі яких у Гідрометцентрі СРСР (В. С. Красюк) було побудовано номограми для розрахунку висоти хвиль. Номограма (рис. 26) розділена на чотири квадранти (I-IV) і складається із серії графіків, розташованих у певній послідовності.

У квадранті I (відлік ведеться з нижнього правого кута) номограми дана градусна сітка, кожне поділ якої (по горизонталі) відповідає 1° меридіана на даній широті (від 70 до 20° пн. ш.) для карт масштабу 1:15 000000 полярної проекції. Градусна сітка необхідна для перекладу відстані між ізобарами п і радіусу кривизни ізобар R, виміряних на картах іншого масштабу, в масштаб 1:15 000000. У цьому випадку ми визначаємо відстань між ізобарами п і радіус кривизни ізобар R у градусах меридіана на даній широті. Радіус кривизни ізобар R - радіус Кільця, з якою ділянка ізобари, що проходить через точку, для якої ведеться розрахунок, або поблизу неї має найбільший дотик. Визначається він за допомогою вимірювача шляхом підбору таким чином, щоб дуга, проведена із знайденого центру, збігалася з даною ділянкою ізобари. Потім на градусній сітці відкладаємо виміряні величини на даній широті, виражені в градусах меридіана, і розчином циркуля визначаємо радіус кривизни ізобар і відстань між ізобарами, що відповідає масштабу 1:15000000.

Мал. 26. Номограма для розрахунку елементів хвиль та швидкості вітру по картах приземного поля тиску, де ізобари проведені з інтервалом 5 мбар (а) та 8 мбар (б). 1 – зима, 2 – літо.

У квадранті IV розташовані криві, що дозволяють за швидкістю вітру, розгону чи тривалості дії вітру визначати висоту про значних хвиль (h 3H), мають забезпеченість 12,5%.

Якщо є можливість щодо висоти хвиль використовувати як дані про швидкість вітру, а й про розгоні і тривалості дії вітру, розрахунок виконується по розгону і тривалості дії вітру (у годинах). Для цього з квадранту III номограми опускаємо перпендикуляр не до кривої розгону, а до кривої тривалості дії вітру (6 або 12 год). З отриманих результатів (по розгону та тривалості) береться менше значення висоти хвилі.

Розрахунок за допомогою запропонованої номограми можна проводити лише для районів «глибокого моря», тобто для районів, де глибина моря не менше половини довжини хвилі. При розгоні, що перевищує 500 км, або тривалості дії вітру більше 12 год використовується залежність висот хвиль від вітру, що відповідає океанським умовам (потовщена крива в квадранті IV).

Таким чином, для визначення висоти хвиль у цій точці необхідно виконати такі операції:

А) знайти радіус кривизни ізобари R, що проходить через цю точку або поблизу неї (за допомогою циркуля шляхом підбору). Радіус кривизни ізобар визначається лише у разі циклонічної кривизни (у циклонах та улоговинах) і виражається у градусах меридіана;

Б) визначити різницю тиску шляхом вимірювання відстані між сусідніми ізобарами в районі обраної точки;

В) за знайденими значеннями R і п залежно від пори року знаходимо швидкість вітру W;

Г) знаючи швидкість вітру W та розгін D або тривалість дії вітру (6 або 12 год), знаходимо висоту значних хвиль (h 3H).

Розгін знаходиться в такий спосіб. Від кожної точки, на яку ведеться розрахунок висоти хвиль, у бік проти вітру проводиться лінія струму до того часу, поки її напрям не зміниться стосовно початковому на кут 45° або досягне берега, чи кромки льоду. Приблизно це буде розгін або шлях вітру, протягом якого повинні формуватися (хвилі, що приходять в дану точку).

Тривалість дії вітру визначається як час, протягом якого напрям вітру незмінний або відхиляється від початкового не більше ніж на ±22,5°.

За номограмою на рис. 26 можна визначити висоту хвилі по карті приземного поля тиску, на якій ізобари проведені через 5 мбар. Якщо ізобари проведені через 8 мбар, слід використовувати номограму, наведену на рис. 26 б.

Період і довжину хвилі можна розрахувати за даними про швидкість вітру і висоту хвилі. Наближений розрахунок періоду хвиль може бути зроблений за графіком (рис. 27), на якому представлена ​​залежність між періодами та висотою вітрових хвиль при різних швидкостях вітру (W). Довжина хвиль визначається за її періодом та глибиною моря в даній точці за графіком (рис. 28).

Коливання, що поширюються у просторі з часом, називаються хвилями. Хвильовий процес не супроводжується перенесенням маси, лише переносом енергії. Тобто, часточки води, що коливаються вертикально, не переміщаються горизонтально, відбувається лише зміна їх енергії

Хвилі бувають різними – на поверхні рідини, звуковими, електромагнітними. Але зараз зосередимося на хвилях, що виникають на морських просторах. Як очевидно з визначення, хвилі з'являються, коли деякі коливання починають поширюватися у просторі. А щоб ці самі коливання виникли, потрібна дія зовнішньої сили. Залежно від того, яка зовнішня сила є причиною виникнення коливань (а отже, і хвиль), розрізняють хвилі тертя, баричні хвилі, сейсмічні, стоячі та приливні.

До хвиль тертя відносять вітрові хвилі та внутрішні. Вітрові хвилі з'являються на межі повітря - вода. Коли дме вітер, шари повітря періодично впливають на поверхню води та викликають її коливання. Коливання поширюються у просторі і морем біжать хвилі. Зазвичай їх висота трохи більше чотирьох метрів, але у разі штормових вітрів зростає до п'ятнадцяти і вище. Найбільшої висоти хвилі можуть досягати у смузі західних вітрів Південної півкулі – до 25 метрів.

Появі хвиль лежить на поверхні моря передує бриж. Вона виникає при швидкості вітру менше одного метра за секунду. Зі збільшенням швидкості зростає величина хвиль. Високі та круті вітрові хвилі носять образне ім'я штовханина. Коли вітер стихає, хвилювання ще якийсь час триває за інерцією, у цьому випадку кажуть, що на морі бринь. Хвиля, що біжить по мілководді на берег, називається прибоєм. У цей процес залучаються значні маси води, навіть коли висота хвилі дуже велика. При виході її на прибережне мілководдя, частинки води через велике значення енергії, починають рухатися по горизонталі, взад і вперед, несучи з собою каміння і пісок. Кожен, хто купався в морі, знає, як б'ють ці камінці по ногах. Досить сильний прибій може тягнути величезні валуни.

Внутрішні хвилі

Внутрішні хвилі (підводні) виникають під поверхнею моря, межі двох шарів води з різними властивостями. Капітан Немо був не зовсім точний і надто ідеалізував океан, коли стверджував, що в ньому панує спокій. Водна товща океану неоднорідна, складається з різних верств. Фізичні характеристики їх (температура, солоність, щільність) змінюються від шару до шару нерівномірно, межі з-поміж них і утворюються внутрішні хвилі. Вперше вони були виявлені норвезьким полярним дослідником, доктором зоології, засновником фізичної океанографії Фрітьофом Ведель-Ярлсберг Нансен (1861 - 1930 р.р.). Під час плавання на судні "Фрам" на Північний Полюс, Нансен спостерігав у Північному Льодовитому океані періодичні зміни температури та солоності морської води на одній і тій самій глибині.

Подібні хвилі можуть виникати поблизу усть річок, у протоках з двошаровими течіями, у кромки льодів, що тануть. Висота внутрішніх хвиль може в десятки разів перевищувати висоту хвиль на поверхні, але за швидкістю вони поступаються поверхневим. Ці хвилі несуть небезпеку підводним човнам, розмивають портові споруди (хвилерізи, дебаркадери, причали), здатні розсіювати звукові хвилі. Такі хвилі добре видно із супутника (на фото). Зазвичай вони невеликі, але в протоці Лусон між Філіппінами і Тайванем досягають 170 метрів у висоту. Це пояснюється особливостями водних потоків та рельєфом дна.

Баричні хвилівиникають через швидку зміну атмосферного тиску в місцях проходження циклонів. Це поодинокі хвилі, здатні пройти сотні, а то й тисячі кілометрів від місця свого виникнення та несподівано кинутися на берег, змиваючи все на своєму шляху. Так, у вересні 1935 року барична хвиля заввишки дев'ять метрів обрушилася на берег Флориди і забрала 400 людських життів. Утворення таких хвиль не рідкість на узбережжях Індії, Китаю, Японії.

Сейсмічні хвилівиникають у результаті активних процесів у надрах Землі - землетрусів, вивержень підводних вулканів, утворення тріщин та розломів у земної корина океанічний день. В результаті утворюються специфічні хвилі, невисокі у відкритому океані і виростають до колосальних розмірів при наближенні до берега. цунамі. Зазвичай провісником появи такої аномальної хвилі є різке відступ моря кілька кілометрів від берега. Це сигнал небезпеки - море повернеться у вигляді божевільного піниться чудовисько, що несе смерть і руйнування. Втім, про цунамі на нашому сайті є окрема стаття і ми будемо раді, якщо Ви звернетеся до неї.

Приливні хвилі

Внаслідок дії гравітаційних сил на водну оболонку Землі з боку Сонця та Місяця утворюються приливні хвилі. Ці хвилі найчастіше невеликі, у відкритому океані їхня висота до двох метрів. Біля берега вона зростає. Максимальна величина висота припливу досягає на Атлантичному узбережжі Північної Америки - до 18 метрів. У нашому Охотському морі – майже 13 метрів. Найсильніший вплив спостерігається в молодик і повний місяць, коли складаються гравітаційні тяжіння Сонця та Місяця. У цей час припливи стають максимально високими, а відливи низькими.

У внутрішніх морях приливна хвиля зовсім незначна, так на Балтиці біля Санкт-Петербурга її висота становить п'ять сантиметрів. А ось у деяких річках рух її є чудовою картиною. Наприклад, в Амазонці (на фото), коли приливна хвиля рухається проти течії та її висота сягає п'яти метрів. Це явище відчувається з відривом 1400 кілометрів від гирла.

Стоячі хвилі (сейші) з'являються як результат інтерференції (складання) хвиль, що виникають під дією зовнішніх сил(Вітрових, баричних) і хвиль, відбитих від уступів берега або підводних перешкод достатньої протяжності.

Сейші

Такі хвилі виростають у висоту, чергуючи гребінь з западиною і залишаються дома, піднімаючись і опускаючись. Їх легко змоделювати у ванні, якщо здійснювати вертикальні коливальні рухи на поверхні води, наприклад періодично опускаючи у воду кришку від зливного отвору ванни. Через деякий час встановляться правильно розподілені в часі та просторі гострі вали, що стоять на одному місці. Це і є об'єктом наших досліджень.

Сейші виникають у несподіваних місцях, де, начебто, немає відбитих хвиль, оскільки перешкоди не видно, вони перебувають під поверхнею води. Вони можуть спричинити загибель морських суден. Зокрема, така версія існує для району таємничого та жахливого Бермудського трикутника як одне з можливих пояснень зникнення кораблів. Це місце взагалі вважається складним для судноплавства у зв'язку з різними факторами – наявність мілководних виступів, злиття кількох морських течій із різною температурою води, складним рельєфом дна. Тут континентальний шельф спершу поступово поглиблюється, а потім раптово йде на пристойну глибину. Підводна топографія регіону впливає освіту стоячої хвилі. Вона виникає за ясної безвітряної погоди і тому підступна подвійно. Сучасне багатотонне судно, підняте такою хвилею, розколеться на частини під дією власної силитяжкості і зникне з поверхні за лічені хвилини.

Морські хвилі - одне з чарівних природних явищ. Їхня нескінченна різноманітність і вічний рух заспокоює, заряджає енергією. Недарма ще народам давніх цивілізацій були відомі лікувальні властивості таласотерапії (морелічення). Сольовий склад крові людини близький до складу морської води, ця стихія споріднена нам, а в шелестінні прибою об берег здається биття великого і доброго серця.

Друзі!Ми витратили багато зусиль на створення проекту. У разі копіювання матеріалу, будь ласка, ставте посилання на оригінал!

Під морськими хвилями розуміють таку форму періодичного, безперервно змінного руху, у якому частки води роблять коливання біля свого положення рівноваги.

Морські хвилі класифікуються за різними ознаками:

За походженням виділяють наступні видихвиль:

Вітрові, що утворюються під дією вітру,

Приливні, що виникають під дією тяжіння Місяця та Сонця,

Анемобаричні, що утворюються при відхиленні рівня поверхні моря від положення рівноваги, що відбувається під дією вітру та зміни атмосферного тиску,

Сейсмічні (цунамі), що виникають внаслідок підводних землетрусів та виверження підводних або прибережних вулканів,

Корабельні, що утворюються під час руху судна.

По силах, які прагнуть повернути частинку води в положення рівноваги:

Капілярні хвилі (брижі),

Гравітаційні.

По дії сили після утворення хвилі:

Вільні (дія сили припинилася),

Вимушені (дія сили не припинилася).

За мінливістю елементів у часі:

Встановлені (не змінюють своїх елементів),

Невстановлені, що розвиваються, загасають (змінюють свої елементи в часі).

За розташуванням у товщі води:

Поверхневі, що виникають на поверхні моря ,

Внутрішні, що виникають на глибині.

За формою:

Двовимірні, що є наступні один за одним довгі паралельні вали,

Тривимірні, що не утворюють паралельних валів. Довжина гребеня можна порівняти з довжиною хвилі (вітрове хвилювання),

Відокремлені (поодинокі), що мають лише куполоподібний гребінь без підошви хвилі.

За співвідношенням довжини хвилі та глибини моря:

Короткі (довжина хвилі значно менша за глибину моря),

Довгі (довжина хвилі значно більша за глибину моря).

За переміщенням форми хвилі:

Поступальні, що характеризуються видимим переміщенням профілю хвилі Частинки води рухаються круговими орбітами.

Стоячі (сейша), не переміщаються у просторі. Частинки води здійснюють рух лише у вертикальному напрямку. Сейші виникають тоді, коли рівень води піднімається біля одного краю водойми і одночасно опускається в іншого зазвичай після припинення вітру.

У невеликих басейнах (в гавані, бухті тощо) сейша може виникати при проходженні суден.

Найчастіше в морях і океанах судноводіям доводиться зустрічатися з вітровими хвилями, які викликають качку судна, заливність палуби, зменшують швидкість ходу, а при сильному штормі завдають ушкодження, що призводять до загибелі судна.

Вітрове хвилювання поділяється на три основні типи:

Вітрове - Це хвилювання, яке утворюється вітром, що дме в цьому місці в даний момент. При ослабленні або повному припиненні вітру хвилювання перетворюється на брижу.

Зиб – це хвилювання, що розповсюджується за інерцією у вигляді вільних хвиль після послаблення чи припинення вітру. Зиб, що розповсюджується при штилі, називається мертвим. Хвилі зиби зазвичай довші за вітрові, більш пологи і мають майже симетричну форму. Напрямок зиби може відрізнятиметься від напрямку вітру і нерідко зиб поширюється назустріч вітру або під прямим кутом до нього.

Прибій – це хвилі, що утворюються вітровими хвилями чи брилими поблизу берегів. Поширюючись із глибокої води відкритого моря у бік берега на мілководді, хвилі трансформуються. Тривимірні хвилі перетворюються на двомірні, що мають вигляд довгих гребенів, паралельних один одному, Їх висота, крутість і руйнівна сила збільшуються. Сила удару прибійної хвилі може досягати 90 т/м 2 . У зоні прибою виникають перекидні та перевертальні моменти, небезпечні для плавзасобів.

Тому плавання в мілководній прибережній зоні та висадка на берег тут дуже скрутна, небезпечна, а іноді й неможлива.

Попередженнями про підводні перешкоди можуть бути буруни.

Бурун – це явище, коли хвилі перекидаються та розбиваються над мілинами, банками, рифами та іншими підвищеннями дна.

Одним з різновидів хвиль є товчена -це зустріч хвиль із різних напрямів, у результаті вони втрачають певне напрям руху і є безладні стоячі хвилі.

У цій статті ми розповімо про те, звідки беруться хвилі та про те, які вони бувають. Адже хвилі — унікальний природний феномен, який дарує серферам безліч емоцій та відчуттів, змушуючи багато чого відмовитися. Серфінг - це хвилі. А хороший серфінг неможливий без знань про те, як народжуються хвилі, що впливає на їхню швидкість, силу і форму, а також без розуміння того, що кожна хвиля не схожа на іншу.

Звідки беруться хвилі в океані

Вся справа у свеллі. Якби не звів - не було б хвиль. Що таке звел? Свелл це енергія вітру, передана хвилях. Свелли бувають декількох видів, вітровий і донний (groundswell, накат):

1. Виходячи з назви, вітровий свелл утворюється через вітер. Такий свелл з'являється, коли вітер дме прямо біля берега (наприклад, під час шторму) та створює чоп (хаотичне хвилювання на поверхні океану). Вітровий свелл не дуже підходить для серфінгу.
2. Свелл, завдяки якому на березі океану утворюються серфові хвилі, називається донним. Це саме те, звідки беруться хвилі, які цікавлять серферів.

Як зароджується свелл

Далеко в океані вирує шторм із сильними вітрами. Ці вітри починають хвилювання на воді. Чим сильніший вітер, тим більший розмір хвилі. Певній швидкості вітру відповідає певний розмір хвилі. Вона працює як вітрило і дозволяє вітру розігнати себе і зробити більше.

Коли хвилі досягають максимально можливих розмірів, вони розпочинають подорож до далеких берегів у той бік, куди дме вітер. Через деякий час хвилі стають схожими одна на одну — великі з них поглинають маленькі, а швидкі з'їдають повільні. Група хвиль, що вийшла в результаті, приблизно одного розміру і однієї потужності, називається свеллом. Свелл може пройти сотні, а то й тисячі кілометрів, перш ніж досягне берегової лінії.

Коли свелл наближається до менших глибин, нижні потоки води стикаються з дном, сповільнюються і їм нікуди подітися, крім як рухатися нагору, виштовхуючи всю воду над ними. Коли вода вже не може витримати власну вагу – вона починає руйнуватися. Власне, звідки беруться хвилі, на яких можна серфить.

1. Клозаути (close-out)закриваються по всій довжині цілими секціями. Не найкращий варіант для катання, якщо тільки ви не вчитеся кататися в піні. Коли розмір хвиль більше 2 метрів, такі хвилі можуть бути небезпечні. Розпізнати клозаути можна за шириною піку хвилі, що може досягати кількох метрів.
2. Пологи хвилі (Spilling waves)повільно підходять до берега і завдяки невеликому ухилу дна неквапливо починають ламатися, не утворюючи різкої стінки і труби. На такі хвилі потрібно заздалегідь починати розгрібатися, і вони більше підходять для серферів і лонгбордистів-початківців.
3. Трубові хвилі (Plunging waves). Швидкі, потужні, різкі хвилі, що утворюють трубу. Виникають, коли Свелл стикається з перешкодою на своєму шляху. Наприклад, це може бути риф, що виступає, або кам'яна плита. Такі хвилі ми звикли бачити на серф-фото та в серф-відео. Дозволяють робити проїзди в трубі та ейри (стрибки). Небезпечні для серферів-початківців.

Види серф-спотів

Характер хвилі визначається місцем, де вона встає, таке місце називається серф-спотом. Серф-споти поділяють кілька видів.

1. Біч-брейк (Beach-break):Свел приходить до пляжу з піщаним дном і хвиля, зіткнувшись з намиванням піску на дні, починає ламатися. Особливість бич-брейків полягає в тому, що піки встають у місцях, де утворюються піщані намиви, а їх форма та положення може змінюватися щодня, залежно від вітру, підводних течій, руху припливів/відливів та інших факторів.
   Зі зміною форми і величини намиву змінюється і характеристика хвиль, тобто хвилі можуть бути різкими, що трубляться, так і пологими. Піщане дно не становить особливої ​​небезпеки, тому бич-брейки відмінно підходять для навчання серфінгу. На Балі бич-брейками є весь пляж уздовж Кути, Легіана та Семіньяку, а також Брава-Біч, Еко-Біч та інші.
2. Риф-брейк (Reef-Break).Цей вид серф-споту характеризується наявністю рифу на дні. Як риф можуть виступати як коралові рифи, так і кам'яне дно у вигляді окремих каменів або цілих плит. Форма, потужність і довжина хвилі залежать від форми риф на дні океану. На споті з риф-брейком завжди можна передбачити, де вставатиме пік хвилі. Риф-брейки набагато небезпечніші, ніж бич-брейки, за рахунок гострих рифів та каміння на дні.На Балі більшість серф-спотів є риф-брейками. Улувату, Баланган, Паданг-Паданг, Бату-Болонг та багато інших.
3. Поінт-брейк (Point-break)- це коли з Велл стикається з якоюсь перешкодою, що виступає з берега. Це може бути кам'яна гряда, мис, невеликий острів. Після зіткнення хвилі огинають цю перешкоду і починають ламатися один за одним. У таких місцях постають хвилі найбільш правильної форми, йдуть одна за одною, і можуть подарувати вам дуже довгі проїзди.Прикладом пойнт-брейку на Балі є спот Медеві (Medewi).

Вітер та кількість води

Окрім місця і звело на те, звідки беруться хвилі для серфінгу, впливають також вітер і висота води (припливи та відливи).

Звідки беруться хвилі для катання або «віднесені вітром»
Від вітру на березі залежить якість хвиль. Найправильніший вітер для серфінгу – це його відсутність. Саме тому серфери встають о 4-й ранку або раніше, щоб дістатися до споту до світанку, коли вітер не встиг прокинутися, а вода ще дзеркально-гладка (glassy).

Якщо вітер таки дме, то хвилі не зіпсуються (а іноді стануть навіть кращими), якщо він буде спрямований з берега в океан. Такий вітер називають офшор (offshore). Офшор підтримує хвилі від обвалення, роблячи їх різкішими.

Вітер, що дме з океану на берег, називається оншор(onshore). Він ламає хвилі, змушуючи їх закриватися заздалегідь, здувая піки. Найменш переважний вітер із усіх. Сильний оншор взагалі може вбити всю каталку.

Також вітер може дмути вздовж берега, його називають кросшор (cross shore). Тут багато залежить від його сили та напряму. Іноді кросшор може несильно псувати хвилі, інколи ж може діяти також негативно, як оншор.

Припливи та відливи
Про припливи та те, як вони впливають на хвилі, можна прочитати у цій статті

Анатомія хвилі

У будові хвилі виділяють кілька елементів:
Стінка (face/wall)— секція хвилі, де серфер проводить більшу частину часу.
Лип (lip)- Падаючий гребінь хвилі.
Плечо (shoulder)- місце, де хвиля поступово сходить нанівець.
Підошва (trough)- Самий низ хвилі.
Труба (tube/barrel)- місце, де вода оточує серфера з усіх боків.

Тепер ви знаєте, звідки беруться хвилі, але теорія теорією, а по-справжньому пізнати хвилі можна лише у процесі серфінгу. Чим більше спостерігатимете за хвилями і кататиметеся на них, тим краще ви читатимете океан, а це дозволить вам ловити все більше і більше відмінних хвиль. А тепер дошку пахву і бігом кататися! 🙂