Розкажемо про чорноморські хвилі. Часта повторюваність сильних вітрів, значні розміри моря, великі глибини, слабка порізаність берегової лінії сприяють розвитку хвилювання. Найбільші висоти хвиль у Чорному морі – 14 метрів. Довжина таких хвиль становить 200 метрів. На підходах до Сочі максимальна висота хвиль дорівнює 6 метрів, довжина 120 метрів.
Можна оцінювати хвилювання як по елементам хвиль (висоти, довжині, періоду), а й у ступеня.
Оцінка ступеня хвилювання провадиться за спеціальною шкалою. Так, наприклад, за цією шкалою 1 бал – висота хвиль не перевищує 25 сантиметрів, 2 бали – висота хвиль 25-75 сантиметрів, 3 бали – 0,75-1,25 метра, 4 бали – 1,25-2 метри. Усього шкала має 9 балів. Можна описати стан поверхні моря при вітровому хвилюванні: 1 бал - поява брижів при поривах вітру, 2 бали - на гребенях хвиль з'являється прозора склоподібна піна, 3 бали - на гребенях хвиль з'являються окремі білі «баранчики», 4 бали - все море вкрите «баранчиками» " і т.д.
Шкала сили вітру (де наводиться відповідність балів та метрів за секунду) має 12 балів. Сила шторму визначається силою вітру. Тому вираз «шторм 10 балів» буде правильним, а вираз «10 балів хвилювання» – неправильним. На Чорному морі повторюваність сильних хвилювань невисока. Протягом самого "штормового" року хвилювання 6-9 балів не спостерігається більше ніж 17 днів.
Відмінна риса чорноморських хвиль — їхня «стійкість». Це так званий зиб, що має більший період коливань, ніж вітрова хвиля. Зиб – це хвилі, що спостерігаються при слабкому вітрі або без вітру («мертва хитка»). Проте походження цих хвиль пов'язані з діяльністю вітру. На кавказьке узбережжя моря можуть прийти хвилі, що утворилися в штормовій зоні, яка розташована в цей час у західній частині Чорного моря. У кавказьких берегів вітри можуть бути слабкими, а хвиля - великою. Це і буде зиб. Із існуванням зиби пов'язане існуюче здавна у наших моряків поняття про «дев'ятий вал», відомому багатьом за картиною Айвазовського. Не можна сказати, щоб уявлення про дев'ятий вал зовсім було позбавлене будь-якої підстави. Справа в тому, що хвилі хиби, як правило, йдуть групами, причому в центрі групи знаходяться найбільші хвилі, а по краях хвилі меншої висоти. Якась хвиля цієї групи може бути справді набагато більшою за інші, але яка вона буде за рахунком — третя, п'ята чи дев'ята, та й з якої хвилі починати рахунок – невідомо. Таким чином, зовсім не слід думати, що саме дев'ята хвиля є найстрашнішою. До речі, у древніх греків найнебезпечнішим вважався кожен третій вал, а римлян - десятий.
Моряки легше переносять брилу, ніж азовську або каспійську вітрову хвилю - «болтанку» з періодом 3-5 секунд. Однак зиб має ту неприємну особливість, що вона дає сильний прибій біля берега. Хвиля, майже непомітна в морі через невелику крутість, обрушується на берег з величезною силою.
Відео штормового моря на Чорному морі (Анапі)
Купання у морі під час шторму дуже небезпечне. Зазвичай досить важко подолати зону бурунів і потрапити у відкрите море, де можна спокійно триматися на воді, піднімаючись і опускаючись при проходженні кожної хвилі. Набагато важче втомленій людині знову потрапити на берег через перешкоду з хвил, що руйнуються і піняться. Його постійно відносить назад у море. Були випадки, коли тут тонули навіть люди, які вміли добре плавати. Тому на міських і санаторних пляжах і вивішують під час шторму таблички з написами, що застерігають. Доречно нагадати тут, що всі тварини, медузи, морські блохи та інші організми йдуть перед штормом із небезпечної прибійної зони, чайки відлітають на берег, проте можна бачити, як деякі люди обирають час шторму для того, щоб демонструвати свою «храбрость», хитаючись на хвилях.
Величезна сила ударів хвиль об береги та споруди. Поблизу Сочі вона перевищує 100 тонн на квадратний метр. За таких ударів виникають сплески заввишки кілька десятків метрів. Колосальна енергія прибійних хвиль витрачається на подрібнення гірських порід та переміщення наносів. Без впливу хвиль виноси річок скочувалися б поступово на глибину, хвилі повертають їх до берега і змушують переміщатися вздовж нього. Наприклад, уздовж кавказького узбережжя Чорного моря йде постійний потік наносів. Від Туапсе до Піцунд хвилі переміщують 30 - 35 тисяч кубічних метрів наносів на рік.
Там, де є пляж, хвилі втрачають більшу частину своєї енергії. Там, де її немає, вони руйнують корінні породи. У період Великої Вітчизняної війни розмив береги на південь від порту Сочі досягав 4 метрів на рік. Відразу після закінчення війни було розпочато берегоукрепительные роботи у цьому районі, і розмив узбережжя припинився.
Уздовж кавказького узбережжя моря проходить залізниця. У прибережній зоні збудовані санаторії, театри, морські вокзали та житлові будинки. Тому береги моря треба охороняти від розмиву. Найкращим захистом у цьому відношенні є пляж, де хвилі руйнуються, не доходячи до берега. Для закріплення пляжів споруджуються буни та підводні хвилеломи. Ці споруди перешкоджають руху гальки вздовж берега в інші райони та відходу її в глиб моря. Так наростає пляж.
Чи бувають на Чорному морі хвилі цунамі, спричинені землетрусами, як у нас на Далекому Сході? Цунами бувають, але дуже слабкі. Вони реєструються лише приладами і навіть не відчуваються людиною.
Яку глибину поширюються звичайні хвилі? Вже на глибині 10 метрів вони менші, ніж на поверхні, а на глибині 50 метрів зовсім непомітні. Може, в глибинах панує спокій, якого ніщо не порушує? Ні це не так. Там є свої, так звані внутрішні хвилі. Від поверхневих вони відрізняються своїми розмірами (десятки метрів заввишки та кілометри завдовжки), та й причини походження їх інші. Виникають вони, як правило, на межі розділу двох шарів із різними щільностями. Хоча на поверхні вони не видно, але підводні човни під час такого підводного шторму стикаються з великими труднощами.
Хвилі з'являються завдяки вітру. Бурі утворюють вітри, які впливають на поверхню води, в результаті чого виникає брижка Точно так само, як утворюється бриж у твоїй чашці кави після серфінгу, коли ти на нього дуєш. А сам вітер можна побачити на картах прогнозу погоди: це зони низького тиску. Чим більша їх концентрація, тим сильнішим буде вітер. Малі (капілярні) хвилі спочатку рухаються у напрямі, у якому дме вітер. Чим сильніше і довше дме вітер, тим більше його вплив на поверхню води. Згодом хвилі починають збільшуватися у розмірі. У міру того, як вітер продовжує дмухати, і породжені ним хвилі і надалі піддаються його впливу, малі хвилі починають рости. На них вітер має більший вплив, ніж на спокійну поверхню води. Розмір хвилі залежить від швидкості вітру, що її утворює. Вітер, що дме з якоюсь постійною швидкістю, зможе генерувати хвилю певних розмірів. І як тільки хвиля набуває максимально можливих розмірів при даному вітрі, вона стає «повністю сформованою». Генеровані хвилі мають різні швидкості та періоди хвилі. (Дивись докладніше у розділі хвильова термінологія) Хвилі з більшим періодом рухаються швидше і долають більші відстані, ніж їх повільніші побратими. У міру віддалення від джерела вітру (розповсюдження) хвилі утворюють лінії прибоїв (свелів), які неминуче накочують на берег. Напевно, ти вже знайомий із поняттям «wave set» (вейв сет)! Хвилі, на які більше не впливає вітер, який їх породив, називаються донними хвилями (groundswell). Це саме те, на що полюють серфери! Що впливає розмір прибою (свелла)?Є три основних фактори, що впливають на розмір хвиль у відкритому морі: Швидкість вітру – чим вона більша, тим більшою буде хвиля. Тривалість вітру – аналогічно до попереднього. Fetch (фетч, «область покриття») - знову ж таки, чим більше область покриття, тим більше утворюється хвиля. Як вплив вітру на них припиняється, хвилі починають втрачати свою енергію. Вони рухатися доти, як виступи морського дна, чи інші перешкоди з їхньої шляху (великий острів наприклад) не поглинуть всю енергію. Існує кілька факторів, що впливають на розмір хвилі у конкретному місці прибою. Серед них:Напрямок прибою (свелла) - чи дозволить він потрапити свеллув потрібне нам місце? Океанське дно - свелл, що рухається з глибини океану на риф, утворює великі хвилі з діжками всередині. Неглибокий довгий виступ, що тягнеться до берега, сповільнить хвилі, і вони втратить свою енергію. Припливи – деякі види спорту повністю від нього залежать. Дізнайся більше у розділі як з'являються кращі хвилі
Начебто банальне питання, але є деякі цікаві нюанси.
Хвилі виникають з різних причин: через вітер, проходження судна, падіння у воду будь-якого предмета, тяжіння Місяця, землетрус, виверження підводного вулкана або зсуву сходу. Але якщо від судна, що проходить, або падіння предмета вони викликаються витісненням рідини, тяжіння Місяця і Сонця сприяє появі приливних хвиль, а землетрус може викликати цунамі, з вітром складніше.
Ось як це відбувається...
Тут справа в русі повітря - в ньому існують безладні вихори, маленькі біля поверхні і великі вдалині. При проходженні над водоймою тиск зменшується, і його поверхні утворюється опуклість. Вітер починає сильніше давити на її навітряний схил, що призводить до різниці тисків, а через неї рух повітря починає «закачувати» енергію в хвилю. При цьому швидкість хвилі пропорційна її довжині, тобто чим більша довжина, тим більша швидкість. Пов'язані між собою висота хвилі та її довжина. Тому, коли вітер розганяє хвилю, швидкість її збільшується, отже, збільшується довжина та висота. Щоправда, що ближче швидкість хвилі до швидкості вітру, то менше енергії може вітер віддати хвилі. Якщо їх швидкості рівні, вітер зовсім передає хвилі енергію.
Тепер розберемося, як узагалі утворюються хвилі. За формування відповідають два фізичних механізму: сила тяжкості і сила поверхневого натягу. Коли частина води піднімається, сила тяжіння намагається повернути її назад, а коли опускається, витісняє сусідні частки, які намагаються повернутися назад. Силі поверхневого натягу все одно, в яку сторону прогнута поверхня рідини, вона діє у будь-якому випадку. В результаті частки води коливаються подібно до маятника. Від них «заражаються» сусідні ділянки, і виникає поверхнева хвиля, що біжить.
Енергія хвиль добре передається лише у тому напрямі, у якому частки можуть вільно переміщатися. На поверхні це робити легше, ніж на глибині. Все тому, що повітря не створює жодних обмежень, у той час як на глибині частинки води знаходяться у дуже стиснутих умовах. Причина - погана стисливість. Через неї хвилі можуть переміщатися великі відстані по поверхні, але дуже швидко згасають вглиб.
Важливо, що час хвилі частки рідини майже рухаються. На великій глибині траєкторія їхнього руху має форму кола, на малій - витягнутого горизонтального еліпса. Завдяки цьому кораблі в гавані, птахи чи шматочки дерева гойдаються на хвилях, практично не переміщаючись поверхнею.
Особливий вид поверхневих хвиль складають звані хвилі-вбивці - гігантські одиночні хвилі. Чому вони виникають, так і досі невідомо. Вони рідко зустрічаються у природі, і їх не можна змоделювати у лабораторних умовах. Проте більшість учених вважають, що хвилі-вбивці утворюються через різке зменшення тиску над поверхнею моря чи океану. Але ретельніше їх вивчення попереду.
Ось тут ми докладно
До багатьох явищ, що відбуваються на нашій планеті, ми вже давно звикли, зовсім не замислюючись про природу їх виникнення та механіку дії. Це і зміна клімату, і зміна пір року, і зміна часу доби, і утворення хвиль на морі та в океанах.
І сьогодні ми якраз хочемо приділити увагу останньому питанню, тому, чому утворюються хвилі на морі.
Чому виникають хвилі на морі
Існують теорії про те, що хвилі на морях та в океанах виникають через перепади показників тиску. Однак найчастіше це лише припущення людей, які швидко намагаються знайти пояснення подібному до природного явища. Насправді все трохи інакше.
Згадайте, що змушує воду «хвилюватися». Це фізична дія. Кинувши щось у воду, провівши по ній рукою, різко вдаривши по воді, нею неодмінно починають йти коливання різного розміру і частоти. Виходячи з цього, можна зрозуміти, що хвилі – це результат фізичної дії на поверхню води.
Однак, чому на морі з'являються великі хвилі, що приходять до берега здалеку? Виною всьому є інше природне явище – вітер.
Справа в тому, що пориви вітру проходять над водою по дотичній лінії, фізично впливаючи на морську поверхню. Саме ця дія нагнітає воду і змушує її рухатися хвилями.
Хтось, зрозуміло, задасться й іншим питанням про те, чому хвилі на морі та в океані йдуть коливальними рухами. Однак відповідь на це питання є ще більш простою, ніж сама природа хвиль. Справа в тому, що вітер робить непостійний фізичний вплив на поверхню води, адже він прямує до неї поривами різної сили та потужності. Це впливає те що, що хвилі мають різний розмір і частоту коливання. Зрозуміло, сильні хвилі, справжній шторм виникають тоді, коли вітер перевищує показники норми.
Чому на морі хвилі без вітру
Дуже резонним нюансом є питання про те, чому на морі є хвилі навіть у тому випадку, якщо спостерігається абсолютний штиль, якщо вітер повністю відсутній.
І тут відповіддю на питання стане той факт, що водяні хвилі є ідеальним джерелом відновлюваної енергії. Справа в тому, що хвилі здатні довгий час зберігати свій потенціал. Тобто вітру, який привів воду в дію, створивши певну кількість коливань (хвиль), може бути достатньо для того, щоб хвиля продовжувала своє коливання дуже тривалий час, а сам потенціал хвилі не вичерпав себе навіть через десятки кілометрів з точки зародження хвилі.
Ось і всі відповіді на запитання, чому на морі хвилі.
Поверхня морів і океанів рідко буває спокійною: вона, зазвичай, вкрита хвилями, а берега безупинно б'ється прибій.
Дивовижне видовище: масивне вантажне судно, яким грають гігантські штормові хвилі у відкритому океані, здається не більше горіхової шкаралупки. Фільми-катастрофи рясніють подібними картинами — хвиля заввишки з десятиповерховий будинок.
Хвильові коливання поверхні моря виникають під час шторму, коли тривалий поривчастий вітер разом із перепадами атмосферного тиску формує складне хаотичне хвильове полі.
Хвилі, що біжать, кипляча піна прибою
Віддаляючись від циклону, що викликав шторм, можна спостерігати, як змінюється хвильова картина, як хвилі стають більш рівними і стрункими рядами рухаються один за одним в одному напрямку. Ці хвилі називаються хибою. Висота таких хвиль (тобто різниця рівнів між найвищою та найнижчою точками хвилі) та їх довжина (відстань між двома сусідніми вершинами), а також швидкість їх поширення досить постійні. Два гребені може розділяти відстань до 300 м-коду, а у висоту такі хвилі можуть досягати 25 м-коду. Хвильові коливання від таких хвиль поширюються на глибину до 150 м-коду.
З області освіти хвилі хиби поширюються дуже далеко, навіть за повного безвітря. Наприклад, циклони, що проходять біля берегів Ньюфаундленду, викликають хвилі, які за три дні досягають Біскайської затоки біля західних берегів Франції — майже за 3000 км від місця їхнього утворення.
При підході до берега, зі зменшенням глибини, ці хвилі змінюють свій вигляд. Коли хвильові коливання досягають дна, рух хвиль сповільнюється, вони починають деформуватися, що завершується обваленням гребенів. Такі хвилі з нетерпінням чекають на любителів серфінгу. Особливо ефектними вони бувають у тих районах, де морське дно різко знижується біля берега, наприклад, у Гвінейській затоці на заході Африки. Це місце дуже популярне у серфінгістів усього світу.
Припливи: глобальні хвилі
Припливи – явище зовсім іншої природи. Це періодичні коливання рівня моря, добре помітні біля берегів і кожні 12,5 години, що повторюються приблизно. Вони викликані гравітаційним взаємодією вод океану переважно з Місяцем. Період припливів визначається співвідношенням періодів добового обертання Землі навколо своєї осі та обертання Місяця навколо Землі. Сонце також бере участь у освіті припливів, але меншою мірою, ніж Місяць. Незважаючи на перевагу в масі. Сонце надто віддалено від Землі.
Сумарна величина припливів залежить, таким чином, від взаємного розташування Землі, Місяця та Сонця, яке змінюється протягом місяця. Коли вони опиняються на одній лінії (що буває в повний місяць і молодик), припливи досягають максимальних величин. Найвищі припливи спостерігаються у затоці Фанді на узбережжі Канади: різниця між максимальним та мінімальним положеннями рівня моря тут становить близько 19,6 м.
