Lad os tale om Sortehavets bølger. Hyppig gentagelse af kraftige vinde, betydelig havstørrelse, store dybder og let forrevne kystlinje bidrager til udviklingen af bølger. De højeste bølgehøjder i Sortehavet er 14 meter. Længden af sådanne bølger er 200 meter. På indflyvningerne til Sochi er den maksimale bølgehøjde 6 meter, og længden er 120 meter.
Du kan evaluere spænding ikke kun efter bølgeelementer (højde, længde, periode), men også efter grad.
Graden af spænding vurderes ved hjælp af en speciel skala. Så for eksempel på denne skala overstiger 1 point - bølgehøjde ikke 25 centimeter, 2 point - bølgehøjde 25-75 centimeter, 3 point - 0,75-1,25 meter, 4 point - 1,25-2 meter. Skalaen har i alt 9 point. Du kan beskrive tilstanden af havoverfladen under vindbølger: 1 punkt - udseendet af krusninger under vindstød, 2 punkter - gennemsigtigt glasagtigt skum vises på bølgetoppene, 3 punkter - individuelle hvide "lam" vises på bølgetoppene, 4 punkter - hele havet er dækket af "lam" " osv.
Vindstyrkeskalaen (hvor punkter svarer til meter i sekundet) har 12 punkter. Styrken af en storm bestemmes af vindens styrke. Derfor vil udtrykket "storm 10 point" være korrekt, men udtrykket "storm 10 point" vil være forkert. I Sortehavet er hyppigheden af stærke bølger lav. I løbet af det mest stormfulde år observeres bølger på 6-9 punkter ikke i mere end 17 dage.
Et karakteristisk træk ved Sortehavets bølger er deres "stabilitet". Dette er den såkaldte dønning, som har en længere svingningsperiode end en vindbølge. Dønning er bølger observeret i let eller ingen vind ("død dønning"). Oprindelsen af disse bølger er dog relateret til vindaktivitet. Bølger dannet i stormzonen, som er placeret på dette tidspunkt i den vestlige del af Sortehavet, kan ankomme til den kaukasiske kyst af havet. På den kaukasiske kyst kan vinden være svag, og bølgerne kan være store. Dette vil være dønningen. Eksistensen af dønninger er forbundet med begrebet "den niende bølge", som længe har eksisteret blandt vores sømænd, kendt af mange fra Aivazovskys maleri. Det kan ikke siges, at ideen om en niende bølge var fuldstændig uden grundlag. Faktum er, at svulmende bølger som regel rejser i grupper, med de største bølger i midten af gruppen og mindre bølger ved kanterne. Nogle bølger i en given gruppe kan faktisk være meget større end de andre, men det vil være den tredje, femte eller niende, og fra hvilken bølge man skal begynde at tælle er ukendt. Man skal således slet ikke tro, at den niende bølge er den mest forfærdelige. Forresten, blandt de gamle grækere, blev hver tredje aksel betragtet som den farligste, og blandt romerne - hver tiende.
Sejlere tolererer svulme lettere end Azovske eller Kaspiske vindbølger - "ujævnhed" med en periode på 3-5 sekunder. Dønningen har dog den ubehagelige egenskab, at den giver en kraftig brænding nær kysten. Bølgen, næsten umærkelig i havet på grund af dens lille stejlhed, rammer kysten med enorm kraft.
Video af stormende hav ved Sortehavet (Anapa)
Svømning i havet under en storm er meget farligt. Det er normalt ret svært at overvinde breakers-zonen og komme ud i det åbne hav, hvor du kan flyde relativt roligt, stigende og faldende, efterhånden som hver bølge passerer. Det er meget sværere for en træt person at komme til kysten igen gennem en barriere af kollapsende og frådende bølger. Nu og da bliver han båret tilbage til havet. Der var tilfælde, hvor selv folk, der vidste, hvordan man svømmer godt, druknede her. Dette er grunden til, at advarselsskilte er opsat på by- og resortstrande under storme. Det er passende at huske her, at alle dyr, vandmænd, havslopper og andre organismer forlader den farlige surfzone før en storm, måger flyver til kysten, men du kan se, hvordan nogle mennesker vælger tidspunktet for stormen for at demonstrere deres "tapperhed" ved at svinge på bølger.
Kraften fra bølger, der rammer kysterne og strukturerne, er enorm. I nærheden af Sochi overstiger den 100 tons per kvadratmeter. Sådanne påvirkninger frembringer udbrud af flere titusinder meter høje. Den kolossale energi fra at bryde bølger bruges på at knuse sten og flytte sediment. Uden påvirkning af bølger ville flodafstrømning gradvist rulle ned til dybden, men bølgerne returnerer dem til kysten og tvinger dem til at bevæge sig langs den. For eksempel langs den kaukasiske kyst af Sortehavet er der en konstant strøm af sediment. Fra Tuapse til Pitsunda flytter bølger 30 - 35 tusinde kubikmeter sediment om året.
Hvor der er en strand, mister bølgerne det meste af deres energi. Hvor der ikke er nogen, ødelægger de grundfjeldet. Under den store patriotiske krig nåede erosionen af kysten syd for havnen i Sochi 4 meter om året. Straks efter krigens afslutning begyndte kystsikringsarbejdet i dette område, og kysterosion stoppede.
En jernbane løber langs den kaukasiske kyst af havet. Sanatorier, teatre, havterminaler og beboelsesbygninger blev bygget i kystzonen. Derfor skal kysterne beskyttes mod erosion. Den bedste beskyttelse i denne henseende er stranden, hvor bølgerne bryder, før de når kysten. For at sikre strandene bygges lysker og undervandsbølgebrydere. Disse strukturer forhindrer bevægelse af småsten langs kysten til andre områder og deres migration ned i havets dybder. Sådan vokser stranden.
Er der tsunamibølger i Sortehavet forårsaget af jordskælv, som vi har i Fjernøsten? Der er tsunamier, men de er meget svage. De registreres kun af instrumenter og mærkes ikke engang af mennesker.
Til hvilken dybde rejser almindelige bølger? Allerede på 10 meters dybde er de mindre end på overfladen, og på 50 meters dybde er de helt usynlige. Måske er der ro i dybet, som intet forstyrrer? Nej, det er ikke sandt. Der er deres egne, såkaldte interne bølger. De adskiller sig fra overfladen i deres størrelse (tivis af meter i højden og kilometer i længden), og årsagerne til deres oprindelse er forskellige. De opstår som regel ved grænsefladen mellem to lag med forskellige tætheder. Selvom de ikke er synlige på overfladen, står ubåde over for store vanskeligheder under sådan en "undervandsstorm".
Bølger skabes af vinden. Storme skaber vinde, der påvirker vandoverfladen, hvilket resulterer i krusninger, ligesom krusningerne i din kop kaffe efter at have surfet, når du blæser på den. Selve vinden kan ses på vejrudsigtskort: disse er lavtrykszoner. Jo større deres koncentration, jo stærkere vil vinden være. Små (kapillære) bølger bevæger sig i starten i den retning, vinden blæser i. Jo stærkere og længere vinden blæser, jo større påvirkning har den på vandoverfladen. Over tid begynder bølgerne at stige i størrelse. Efterhånden som vinden fortsætter med at blæse, og de bølger, den genererer, bliver ved med at blive påvirket af det, begynder de små bølger at vokse. Vinden har større effekt på dem end på en rolig vandoverflade. Bølgens størrelse afhænger af hastigheden af vinden, der danner den. En vind, der blæser med en bestemt konstant hastighed, vil være i stand til at generere en bølge af en vis størrelse. Og så snart bølgen når sin maksimalt mulige størrelse for en given vind, bliver den "fuldt dannet". De genererede bølger har forskellige hastigheder og bølgeperioder. (Se afsnittet om bølgeterminologi for flere detaljer.) Langtidsbølger rejser hurtigere og rejser længere afstande end deres langsommere modstykker. Når de bevæger sig væk fra vindens kilde (udbredelse), danner bølgerne linjer af brænding (svulmer), som uundgåeligt ruller ind på kysten. Du er sikkert allerede bekendt med begrebet "bølgesæt"! Bølger, der ikke længere er påvirket af vinden, der genererede dem, kaldes jordbrønde. Det er præcis, hvad surfere er ude efter! Hvad påvirker størrelsen af brændingen (svulme)? Der er tre hovedfaktorer, der påvirker størrelsen af bølger på åbent hav: Vindhastighed - jo højere den er, jo større bliver bølgen. Vindens varighed svarer til den forrige. Hent (hent, "dækningsområde") - igen, jo større dækningsområde, jo større dannes bølgen. Så snart vinden holder op med at påvirke dem, begynder bølgerne at miste deres energi. De vil bevæge sig, indtil fremspringene af havbunden eller andre forhindringer på deres vej (en stor ø, for eksempel) absorberer al energien. Der er flere faktorer, der påvirker størrelsen af bølgen på et bestemt surfsted. Blandt dem: Brændingens retning (svulmning) - vil det tillade dønningen at komme til det sted, vi har brug for? Havbund - en dønning, der bevæger sig fra havets dybder til et rev, danner store bølger med tønder indeni. En lavvandet, lang afsats, der strækker sig mod kysten, vil bremse bølgerne, og de vil miste deres energi. Tidevand - nogle sportsgrene er helt afhængige af det. Få mere at vide i afsnittet om, hvordan de bedste bølger fremstår
Det virker som et trivielt spørgsmål, men der er nogle interessante nuancer.
Bølger opstår af forskellige årsager: på grund af vind, et skibs passage, en genstand, der falder i vandet, Månens tyngdekraft, et jordskælv, udbruddet af en undervandsvulkan eller et jordskred. Men hvis de er forårsaget af forskydning af væske fra et passerende skib eller en faldende genstand, bidrager tiltrækningen af Månen og Solen til udseendet af flodbølger, og et jordskælv kan forårsage en tsunami, med vind er det sværere.
Sådan foregår det...
Her er stoffet i luftens bevægelse - der er tilfældige hvirvler i den, små ved overfladen og store i det fjerne. Når de passerer over en vandmasse, falder trykket, og der dannes en bule på dens overflade. Vinden begynder at lægge mere pres på sin vindhældning, hvilket fører til en trykforskel, og på grund af det begynder luftbevægelsen at "pumpe" energi ind i bølgen. I dette tilfælde er bølgens hastighed proportional med dens længde, det vil sige, jo længere længden er, jo større er hastigheden. Bølgehøjde og bølgelængde hænger sammen. Derfor, når vinden accelererer en bølge, øges dens hastighed, derfor øges dens længde og højde. Sandt nok, jo tættere bølgehastigheden er på vindhastigheden, jo mindre energi kan vinden give til bølgen. Hvis deres hastigheder er ens, overfører vinden slet ikke energi til bølgen.
Lad os nu finde ud af, hvordan bølger generelt dannes. To fysiske mekanismer er ansvarlige for deres dannelse: tyngdekraft og overfladespænding. Når noget af vandet stiger, forsøger tyngdekraften at bringe det tilbage, og når det falder, fortrænger det nabopartikler, som også forsøger at vende tilbage. Overfladespændingens kraft er ligeglad i hvilken retning væskens overflade bøjes, den virker under alle omstændigheder. Som et resultat svinger vandpartikler som et pendul. Naboområder er "inficeret" fra dem, og der opstår en overfladevandsbølge.
Bølgeenergi overføres kun godt i den retning, hvori partikler kan bevæge sig frit. Dette er lettere at gøre på overfladen end i dybden. Det skyldes, at luften ikke skaber nogen begrænsninger, mens vandpartiklerne i dybden er meget trange. Årsagen er dårlig kompressibilitet. På grund af det kan bølger rejse lange afstande langs overfladen, men falme meget hurtigt dybt ind i det indre.
Det er vigtigt, at væskepartiklerne næsten ikke bevæger sig under bølgen. På store dybder har deres bevægelsesbane form af en cirkel, på lavt dybde - en langstrakt vandret ellipse. Dette gør det muligt for skibe i havnen, fugle eller træstykker at guppe på bølgerne uden egentlig at bevæge sig på overfladen.
En særlig type overfladebølger er de såkaldte rogue waves – kæmpe enkeltbølger. Hvorfor de opstår er stadig uvist. De er sjældne i naturen og kan ikke simuleres i laboratoriemiljøer. De fleste forskere mener dog, at slyngelbølger dannes på grund af et kraftigt fald i trykket over havets eller havets overflade. Men en mere grundig undersøgelse af dem ligger forude.
Her er vi i detaljer
Vi har længe været vant til mange fænomener, der forekommer på vores planet, uden overhovedet at tænke på arten af deres forekomst og mekanikken bag deres handling. Dette er klimaændringer, og årstidernes skiften, og ændringen af tidspunktet på dagen og dannelsen af bølger i havet og oceanerne.
Og i dag vil vi bare være opmærksomme på det sidste spørgsmål, spørgsmålet om, hvorfor der dannes bølger i havet.
Hvorfor opstår bølger på havet?
Der er teorier om, at bølger i havene og oceanerne opstår på grund af trykændringer. Det er dog ofte blot antagelser fra folk, der hurtigt forsøger at finde en forklaring på sådan et naturfænomen. I virkeligheden er tingene noget anderledes.
Husk, hvad der får vand til at "bekymre sig". Dette er en fysisk påvirkning. Kaster du noget i vandet, kører din hånd over det, slår skarpt i vandet, vibrationer af forskellige størrelser og frekvenser vil helt sikkert begynde at strømme igennem det. Ud fra dette kan vi forstå, at bølger er resultatet af en fysisk påvirkning af vandoverfladen.
Men hvorfor dukker store bølger op på havet, der kommer til kysten langvejs fra? Synderen er et andet naturligt fænomen - vinden.
Faktum er, at vindstød passerer over vandet langs en tangentlinje og udøver en fysisk effekt på havoverfladen. Det er denne effekt, der pumper vandet og får det til at bevæge sig i bølger.
Nogen vil selvfølgelig stille et andet spørgsmål om, hvorfor bølgerne i havet og havet bevæger sig i oscillerende bevægelser. Men svaret på dette spørgsmål er endnu enklere end selve bølgernes natur. Faktum er, at vinden har en inkonsekvent fysisk effekt på vandoverfladen, fordi den rettes mod den i vindstød af varierende styrke og kraft. Dette påvirker det faktum, at bølgerne har forskellige størrelser og oscillationsfrekvenser. Selvfølgelig opstår stærke bølger, en rigtig storm, når vinden overstiger normen.
Hvorfor er der bølger på havet uden vind?
En meget rimelig nuance er spørgsmålet om, hvorfor der er bølger på havet, selvom der er absolut ro, hvis der slet ikke er vind.
Og her er svaret på spørgsmålet, at vandbølger er en ideel kilde til vedvarende energi. Faktum er, at bølger er i stand til at lagre deres potentiale i meget lang tid. Det vil sige, at vinden, der satte vandet i gang og skabte et vist antal svingninger (bølger), kan være nok til, at bølgen kan fortsætte sin svingning i meget lang tid, og selve bølgepotentialet udtømmer sig ikke selv efter ti kilometer fra bølgens udspring.
Det er alle svarene på spørgsmålene om, hvorfor der er bølger på havet.
Overfladen af havene og oceanerne er sjældent rolige: den er normalt dækket af bølger, og brændingen slår konstant mod kysterne.
Et fantastisk syn: Et massivt fragtskib, som spilles af kæmpestormbølger i det åbne hav, ser ud til at være kun en nøddeskal. Katastrofefilm er fyldt med lignende billeder - en bølge så høj som en ti-etagers bygning.
Bølgeoscillationer af havoverfladen opstår under en storm, når en lang vindstød kombineret med ændringer i atmosfærisk tryk danner et komplekst kaotisk bølgefelt.
Løbende bølger, kogende surfskum
Når du bevæger dig væk fra cyklonen, der forårsagede stormen, kan du observere, hvordan bølgemønsteret transformeres, hvordan bølgerne bliver mere jævne og ordnede rækker, der bevæger sig den ene efter den anden i samme retning. Disse bølger kaldes svulme. Højden af sådanne bølger (det vil sige forskellen i niveauer mellem de højeste og laveste punkter på bølgen) og deres længde (afstanden mellem to tilstødende toppe), såvel som hastigheden af deres udbredelse, er ret konstante. To toppe kan adskilles med en afstand på op til 300 m, og højden af sådanne bølger kan nå 25 m. Bølgevibrationer fra sådanne bølger forplanter sig til en dybde på 150 m.
Fra dannelsesområdet rejser svulmende bølger meget langt, selv i fuldstændig ro. For eksempel forårsager cykloner, der passerer ud for Newfoundlands kyst, bølger, der på tre dage når Biscayabugten ud for Frankrigs vestkyst - næsten 3000 km fra, hvor de blev dannet.
Når man nærmer sig kysten, efterhånden som dybden falder, ændrer disse bølger deres udseende. Når bølgevibrationer når bunden, bremses bølgernes bevægelse, de begynder at deformeres, hvilket ender med sammenbruddet af toppene. Surfere ser frem til disse bølger. De er især spektakulære i områder, hvor havbunden falder kraftigt nær kysten, for eksempel i Guineabugten i det vestlige Afrika. Dette sted er meget populært blandt surfere over hele verden.
Tidevand: globale bølger
Tidevand er et fænomen af en helt anden karakter. Disse er periodiske udsving i havniveauet, tydeligt synlige ved kysten og gentages cirka hver 12.5 time. De er forårsaget af tyngdekraftens vekselvirkning mellem havvand hovedsageligt med Månen. Tidevandsperioden bestemmes af forholdet mellem perioderne for den daglige rotation af Jorden omkring sin akse og Månens rotation omkring Jorden. Solen deltager også i dannelsen af tidevand, men i mindre grad end Månen. På trods af overlegenheden i masse. Solen er for langt fra Jorden.
Tidevandets samlede størrelse afhænger således af Jordens, Månen og Solens relative positioner, som ændrer sig i løbet af måneden. Når de er på samme linje (hvilket sker under fuldmåne og nymåne), når tidevandet deres maksimale værdier. Det højeste tidevand observeres i Fundy-bugten på Canadas kyst: forskellen mellem den maksimale og den mindste havniveauposition her er omkring 19,6 m.
