Porozmawiajmy o falach Morza Czarnego. Częste powtarzanie się silnych wiatrów, znaczny rozmiar morza, duże głębokości i lekko poszarpana linia brzegowa przyczyniają się do rozwoju fal. Najwyższa wysokość fal na Morzu Czarnym wynosi 14 metrów. Długość takich fal wynosi 200 metrów. Na podejściu do Soczi maksymalna wysokość fali wynosi 6 metrów, a długość 120 metrów.
Ekscytację można ocenić nie tylko na podstawie elementów fali (wysokość, długość, okres), ale także według stopnia.
Stopień pobudzenia ocenia się za pomocą specjalnej skali. Na przykład w tej skali 1 punkt - wysokość fali nie przekracza 25 centymetrów, 2 punkty - wysokość fali 25-75 centymetrów, 3 punkty - 0,75-1,25 metra, 4 punkty - 1,25-2 metry. Skala ma łącznie 9 punktów. Można opisać stan powierzchni morza podczas fal wiatrowych: 1 punkt – pojawienie się zmarszczek podczas podmuchów wiatru, 2 punkty – na grzbietach fal pojawia się przezroczysta szklista piana, 3 punkty – na powierzchni fal pojawiają się pojedyncze białe „baranki”. grzbiety fal, 4 punkty - całe morze pokryte jest „barankami” „itp.
Skala siły wiatru (gdzie punkty odpowiadają metrom na sekundę) ma 12 punktów. Siła burzy zależy od siły wiatru. Dlatego wyrażenie „szturm 10 punktów” będzie poprawne, ale wyrażenie „szturm 10 punktów” będzie nieprawidłowe. Na Morzu Czarnym częstotliwość silnych fal jest niska. W najbardziej burzliwym roku fale o wartości 6-9 punktów nie obserwuje się dłużej niż 17 dni.
Charakterystyczną cechą fal Morza Czarnego jest ich „stabilność”. Jest to tzw. fala, która ma dłuższy okres oscylacji niż fala wiatru. Swell to fale obserwowane przy słabym wietrze lub bez wiatru („martwe falowanie”). Jednak pochodzenie tych fal jest związane z działalnością wiatru. Fale powstałe w strefie sztormowej, która znajduje się w tym czasie w zachodniej części Morza Czarnego, mogą dotrzeć na kaukaskie wybrzeże morza. Na wybrzeżu Kaukazu wiatry mogą być słabe, a fale duże. To będzie fala. Istnienie fali wiąże się z koncepcją „dziewiątej fali”, która od dawna istnieje wśród naszych żeglarzy, znana wielu z malarstwa Aiwazowskiego. Nie można powiedzieć, że pomysł dziewiątej fali był zupełnie bezpodstawny. Faktem jest, że fale przypływowe z reguły przemieszczają się grupami, przy czym największe fale znajdują się w środku grupy, a mniejsze na brzegach. Pewna fala z danej grupy może być wprawdzie znacznie większa od pozostałych, ale będzie to trzecia, piąta lub dziewiąta i nie wiadomo, od której fali zacząć liczenie. Dlatego nie należy w ogóle myśleć, że dziewiąta fala jest najstraszniejsza. Nawiasem mówiąc, wśród starożytnych Greków za najniebezpieczniejszy uważano co trzeci szyb, a wśród Rzymian - co dziesiąty.
Żeglarze tolerują fale łatwiej niż fale wiatru Azowskiego czy Kaspijskiego - „wyboje” trwające 3-5 sekund. Fale mają jednak tę nieprzyjemną cechę, że powodują silne fale w pobliżu brzegu. Fala, prawie niezauważalna w morzu ze względu na swoje niewielkie nachylenie, uderza w brzeg z ogromną siłą.
Film przedstawiający wzburzone morze na Morzu Czarnym (Anapa)
Kąpiel w morzu podczas burzy jest bardzo niebezpieczna. Zwykle dość trudno jest pokonać strefę załamań i dostać się na otwarte morze, gdzie można pływać w miarę spokojnie, wznosząc się i opadając z każdą falą. Zmęczonemu człowiekowi znacznie trudniej jest ponownie dotrzeć do brzegu przez barierę zapadających się i spienionych fal. Od czasu do czasu jest przenoszony z powrotem do morza. Zdarzały się przypadki, gdy utonęli tu nawet ludzie, którzy umieli dobrze pływać. Dlatego właśnie podczas burz wywieszane są znaki ostrzegawcze na plażach miejskich i kurortowych. Warto w tym miejscu przypomnieć, że wszystkie zwierzęta, meduzy, pchły morskie i inne organizmy opuszczają niebezpieczną strefę surfingu przed burzą, mewy odlatują do brzegu, ale widać, jak niektórzy wybierają czas burzy, aby zademonstrować swoje „odwaga” poprzez huśtanie się na falach.
Siła fal uderzających w brzegi i konstrukcje jest ogromna. W pobliżu Soczi przekracza 100 ton na metr kwadratowy. Takie uderzenia powodują wybuchy o wysokości kilkudziesięciu metrów. Kolosalna energia rozbijających się fal jest wydawana na kruszenie skał i przemieszczanie osadów. Bez wpływu fal odpływ rzeki stopniowo spływałby na głębokość, ale fale zwracały je do brzegu i zmuszały do poruszania się po nim. Na przykład wzdłuż kaukaskiego wybrzeża Morza Czarnego występuje stały przepływ osadów. Od Tuapse do Pitsundy fale przenoszą rocznie 30–35 tysięcy metrów sześciennych osadów.
Tam, gdzie jest plaża, fale tracą większość swojej energii. Tam, gdzie ich nie ma, niszczą podłoże skalne. Podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej erozja wybrzeża na południe od portu w Soczi sięgała 4 metrów rocznie. Zaraz po zakończeniu wojny na tym obszarze rozpoczęto prace zabezpieczające brzegi i ustała erozja brzegów.
Wzdłuż kaukaskiego wybrzeża morskiego biegnie linia kolejowa. W strefie przybrzeżnej budowano sanatoria, teatry, terminale morskie i budynki mieszkalne. Dlatego brzegi morskie należy chronić przed erozją. Najlepszą ochroną pod tym względem jest plaża, gdzie fale załamują się przed dotarciem do brzegu. W celu zabezpieczenia plaż budowane są pachwiny i podwodne falochrony. Konstrukcje te zapobiegają przemieszczaniu się kamyków wzdłuż brzegu na inne obszary i ich migracji w głębiny morskie. Tak rośnie plaża.
Czy na Morzu Czarnym występują fale tsunami spowodowane trzęsieniami ziemi, tak jak to mamy na Dalekim Wschodzie? Występują tsunami, ale są one bardzo słabe. Są one rejestrowane jedynie przez instrumenty i nie są nawet odczuwalne przez człowieka.
Na jaką głębokość docierają zwykłe fale? Już na głębokości 10 metrów są mniejsze niż na powierzchni, a na głębokości 50 metrów są całkowicie niewidoczne. Może w głębinach panuje spokój, którego nic nie zakłóca? Nie, to nie prawda. Istnieją własne, tak zwane fale wewnętrzne. Różnią się od powierzchniowych rozmiarami (dziesiątki metrów wysokości i kilometrów długości), a przyczyny ich pochodzenia są różne. Powstają z reguły na styku dwóch warstw o różnej gęstości. Choć nie są one widoczne na powierzchni, okręty podwodne borykają się z ogromnymi trudnościami podczas takiej „podwodnej burzy”.
Fale powstają przez wiatr. Burze powodują wiatry, które uderzają w powierzchnię wody, powodując zmarszczki, podobne do zmarszczek na filiżance kawy po surfowaniu, gdy na nią dmuchasz. Sam wiatr można zobaczyć na mapach prognozy pogody: są to strefy niskiego ciśnienia. Im większe będzie ich stężenie, tym silniejszy będzie wiatr. Małe fale (kapilarne) początkowo poruszają się w kierunku, w którym wieje wiatr. Im silniejszy i dłuższy jest wiatr, tym większy jest jego wpływ na powierzchnię wody. Z biegiem czasu fale zaczynają się zwiększać. W miarę jak wiatr w dalszym ciągu wieje, a generowane przez niego fale pozostają pod jego wpływem, małe fale zaczynają rosnąć. Wiatr działa na nie w większym stopniu niż na spokojną taflę wody. Wielkość fali zależy od prędkości tworzącego ją wiatru. Wiatr wiejący z określoną stałą prędkością będzie w stanie wygenerować falę o określonej wielkości. A gdy tylko fala osiągnie maksymalny możliwy rozmiar dla danego wiatru, staje się „w pełni uformowana”. Generowane fale mają różną prędkość i okresy fal. (Więcej szczegółów można znaleźć w części poświęconej terminologii dotyczącej fal.) Fale długookresowe przemieszczają się szybciej i pokonują większe odległości niż ich wolniejsze odpowiedniki. W miarę oddalania się od źródła wiatru (rozprzestrzenianie się) fale tworzą linie przyboju (fale), które nieuchronnie spływają na brzeg. Prawdopodobnie znasz już koncepcję „zestawu fal”! Fale, na które nie ma już wpływu wiatr, który je wygenerował, nazywane są studniami gruntowymi. Właśnie tego szukają surferzy! Co wpływa na wielkość fal (pęcznienia)? Na wielkość fal na otwartym morzu wpływają trzy główne czynniki: Prędkość wiatru – im większa, tym większa będzie fala. Czas trwania wiatru jest podobny do poprzedniego. Fetch (fetch, „obszar zasięgu”) - ponownie, im większy obszar zasięgu, tym większa jest formowana fala. Gdy tylko wiatr przestanie na nie oddziaływać, fale zaczynają tracić swoją energię. Będą się poruszać, aż występy dna morskiego lub inne przeszkody na ich drodze (na przykład duża wyspa) pochłoną całą energię. Istnieje kilka czynników, które wpływają na wielkość fali w konkretnym miejscu do surfowania. Pomiędzy nimi: Kierunek fali (falowania) - czy pozwoli fali dotrzeć tam, gdzie potrzebujemy? Dno oceanu - fala przemieszczająca się z głębin oceanu do rafy, tworzy duże fale z beczkami w środku. Płytka, długa półka rozciągająca się w stronę brzegu spowolni fale i stracą one energię. Pływy – niektóre sporty są od nich całkowicie zależne. Więcej informacji znajdziesz w sekcji o tym, jak wyglądają najlepsze fale
Wydaje się, że to trywialne pytanie, ale jest kilka interesujących niuansów.
Fale powstają z różnych powodów: z powodu wiatru, przepływu statku, wpadnięcia obiektu do wody, grawitacji Księżyca, trzęsienia ziemi, erupcji podwodnego wulkanu lub osuwiska. Ale jeśli są one spowodowane wyparciem cieczy z przepływającego statku lub spadającego obiektu, przyciąganie Księżyca i Słońca przyczynia się do pojawienia się fal pływowych, a trzęsienie ziemi może wywołać tsunami, z wiatrem jest to trudniejsze.
Oto jak to się dzieje...
Tutaj chodzi o ruch powietrza - są w nim przypadkowe wiry, małe na powierzchni i duże w oddali. Gdy przelatują nad zbiornikiem wodnym, ciśnienie maleje i na jego powierzchni tworzy się wybrzuszenie. Wiatr zaczyna wywierać większy nacisk na nawietrzne zbocze, co prowadzi do powstania różnicy ciśnień, przez co ruch powietrza zaczyna „pompować” energię w falę. W tym przypadku prędkość fali jest proporcjonalna do jej długości, to znaczy im większa długość, tym większa prędkość. Wysokość fali i długość fali są ze sobą powiązane. Dlatego gdy wiatr przyspiesza falę, jej prędkość wzrasta, a co za tym idzie, zwiększa się jej długość i wysokość. To prawda, że im prędkość fali jest bliższa prędkości wiatru, tym mniej energii wiatr może przekazać fali. Jeśli ich prędkości są równe, wiatr w ogóle nie przekazuje energii fali.
Teraz zastanówmy się, jak ogólnie powstają fale. Za ich powstawanie odpowiedzialne są dwa mechanizmy fizyczne: grawitacja i napięcie powierzchniowe. Kiedy część wody podnosi się, grawitacja próbuje ją sprowadzić z powrotem, a gdy opada, wypiera sąsiednie cząstki, które również próbują wrócić. Siła napięcia powierzchniowego nie ma znaczenia, w którą stronę wygina się powierzchnia cieczy; działa ona w każdym przypadku. W rezultacie cząsteczki wody oscylują jak wahadło. Sąsiednie obszary są z nich „infekowane” i powstaje fala przemieszczająca się po powierzchni.
Energia fal jest dobrze przenoszona tylko w kierunku, w którym cząstki mogą się swobodnie poruszać. Łatwiej to zrobić na powierzchni niż na głębokości. Dzieje się tak dlatego, że powietrze nie stwarza żadnych ograniczeń, natomiast na głębokości cząsteczki wody są w bardzo ciasnych warunkach. Powodem jest słaba ściśliwość. Z tego powodu fale mogą pokonywać duże odległości wzdłuż powierzchni, ale bardzo szybko zanikają w głąb wnętrza.
Ważne jest, aby podczas fali cząsteczki cieczy prawie się nie poruszały. Na dużych głębokościach tor ich ruchu ma kształt koła, na małych głębokościach - wydłużonej poziomej elipsy. Dzięki temu statki w porcie, ptaki lub kawałki drewna kołyszą się na falach, nie poruszając się na powierzchni.
Szczególnym rodzajem fal powierzchniowych są tzw. fale dzikie – gigantyczne pojedyncze fale. Dlaczego powstają, wciąż nie jest znane. Są rzadkie w przyrodzie i nie można ich symulować w warunkach laboratoryjnych. Jednak większość naukowców uważa, że fale nieuczciwe powstają w wyniku gwałtownego spadku ciśnienia nad powierzchnią morza lub oceanu. Ale przed nimi dokładniejsze badanie.
Tutaj jesteśmy szczegółowo
Od dawna jesteśmy przyzwyczajeni do wielu zjawisk zachodzących na naszej planecie, w ogóle nie zastanawiając się nad naturą ich występowania i mechaniką ich działania. Jest to zmiana klimatu, zmiana pór roku, zmiana pory dnia oraz powstawanie fal w morzach i oceanach.
A dzisiaj chcemy tylko zwrócić uwagę na ostatnie pytanie, pytanie, dlaczego w morzu powstają fale.
Dlaczego na morzu pojawiają się fale?
Istnieją teorie, że fale w morzach i oceanach powstają w wyniku zmian ciśnienia. Często są to jednak tylko przypuszczenia ludzi, którzy na szybko próbują znaleźć wyjaśnienie tak naturalnego zjawiska. W rzeczywistości sprawy wyglądają nieco inaczej.
Pamiętaj, co sprawia, że woda „martwi się”. To jest wpływ fizyczny. Wrzucając coś do wody, przesuwając po tym ręką, gwałtownie uderzając o wodę, z pewnością zaczną przez nią przepływać wibracje o różnej wielkości i częstotliwości. Na tej podstawie możemy zrozumieć, że fale są wynikiem fizycznego uderzenia w powierzchnię wody.
Dlaczego jednak na morzu pojawiają się duże fale, docierające do brzegu z daleka? Winowajcą jest kolejne zjawisko naturalne – wiatr.
Faktem jest, że podmuchy wiatru przechodzą nad wodą wzdłuż linii stycznej, wywierając fizyczny wpływ na powierzchnię morza. To właśnie ten efekt pompuje wodę i powoduje jej ruch falowy.
Ktoś oczywiście zada inne pytanie, dlaczego fale w morzu i oceanie poruszają się w ruchach oscylacyjnych. Jednak odpowiedź na to pytanie jest jeszcze prostsza niż natura samych fal. Faktem jest, że wiatr oddziałuje fizycznie na powierzchnię wody nierównomiernie, gdyż kieruje się w jego stronę w porywach o różnej sile i mocy. Ma to wpływ na to, że fale mają różną wielkość i częstotliwość drgań. Oczywiście silne fale, prawdziwa burza, zdarzają się, gdy wiatr przekracza normę.
Dlaczego na morzu są fale bez wiatru?
Bardzo rozsądnym niuansem jest pytanie, dlaczego na morzu są fale, nawet jeśli jest absolutny spokój, jeśli w ogóle nie ma wiatru.
I tu odpowiedzią na pytanie jest fakt, że fale wodne są idealnym źródłem energii odnawialnej. Faktem jest, że fale są w stanie przechowywać swój potencjał przez bardzo długi czas. Oznacza to, że wiatr, który wprawił wodę w ruch, tworząc określoną liczbę oscylacji (fal), może wystarczyć, aby fala kontynuowała swoje oscylacje przez bardzo długi czas, a sam potencjał fali nie wyczerpuje się nawet po kilkudziesięciu kilometrów od punktu początkowego fali.
Oto wszystkie odpowiedzi na pytania, dlaczego na morzu są fale.
Powierzchnia mórz i oceanów rzadko jest spokojna: zwykle jest pokryta falami, a fale nieustannie uderzają o brzegi.
Niesamowity widok: ogromny statek towarowy, w który grają gigantyczne fale sztormowe na otwartym oceanie, wydaje się niczym więcej niż łupiną orzecha. Filmy katastroficzne są pełne podobnych obrazów – fala wysoka jak dziesięciopiętrowy budynek.
Oscylacje fal powierzchni morza powstają podczas sztormu, kiedy długi, porywisty wiatr w połączeniu ze zmianami ciśnienia atmosferycznego tworzy złożone, chaotyczne pole falowe.
Biegnące fale, wrząca piana surfingowa
Oddalając się od cyklonu, który wywołał burzę, można zaobserwować, jak zmienia się układ fal, jak fale stają się bardziej wyrównane, a rzędy układają się w uporządkowane rzędy, przemieszczając się jedna po drugiej w tym samym kierunku. Fale te nazywane są falami. Wysokość takich fal (czyli różnica poziomów między najwyższym i najniższym punktem fali) i ich długość (odległość między dwoma sąsiednimi szczytami), a także prędkość ich propagacji są w miarę stałe. Dwa grzbiety mogą być oddzielone odległością do 300 m, a wysokość takich fal może dochodzić do 25 m. Wibracje fal od takich fal rozchodzą się na głębokość do 150 m.
Z obszaru formacji fale przypływowe przemieszczają się bardzo daleko, nawet w całkowitym spokoju. Na przykład cyklony przechodzące u wybrzeży Nowej Fundlandii powodują fale, które w ciągu trzech dni docierają do Zatoki Biskajskiej u zachodniego wybrzeża Francji – prawie 3000 km od miejsca, w którym powstały.
Zbliżając się do brzegu, wraz ze zmniejszaniem się głębokości, fale te zmieniają swój wygląd. Gdy wibracje fal dotrą do dna, ruch fal zwalnia, zaczynają się one deformować, co kończy się zapadnięciem się grzbietów. Surferzy nie mogą się doczekać tych fal. Są szczególnie spektakularne na obszarach, gdzie dno morskie w pobliżu wybrzeża gwałtownie opada, na przykład w Zatoce Gwinejskiej w Afryce Zachodniej. To miejsce jest bardzo popularne wśród surferów na całym świecie.
Pływy: fale globalne
Pływy są zjawiskiem o zupełnie innym charakterze. Są to okresowe wahania poziomu morza, wyraźnie widoczne u wybrzeży i powtarzające się mniej więcej co 12,5 godziny. Są one spowodowane oddziaływaniem grawitacyjnym wód oceanicznych, głównie z Księżycem. Okres pływów jest określony przez stosunek okresów dziennego obrotu Ziemi wokół własnej osi i obrotu Księżyca wokół Ziemi. Słońce również uczestniczy w powstawaniu pływów, ale w mniejszym stopniu niż Księżyc. Pomimo przewagi w masie. Słońce jest zbyt daleko od Ziemi.
Całkowita wielkość przypływów zależy zatem od względnego położenia Ziemi, Księżyca i Słońca, które zmienia się w ciągu miesiąca. Gdy znajdą się na tej samej linii (co ma miejsce podczas pełni i nowiu księżyca), pływy osiągają swoje maksymalne wartości. Największe pływy obserwuje się w Zatoce Fundy na wybrzeżu Kanady: różnica między maksymalnym i minimalnym poziomem morza wynosi tutaj około 19,6 m.
