Лекція №8 Тема: Морські хвилі та припливи
1. Морські хвилі та їх елементи
Хвилі - це коливальні рухи рідини в певному шарі морської води, в якому частинки води здійснюють періодичні коливання біля положення своєї рівноваги.
До основних геометричних елементів хвиль належать:
хвильовий профіль - переріз послідовних хвиль вертикальною площиною вздовж напрямку поширення хвиль;
середня хвильова лінія - горизонтальна лінія, яка перетинає хвильовий профіль так, що сумарні площі фігур, обмежених хвильовим профілем і розташованих нижче і вище цієї лінії, рівні між собою;
вершина хвилі - найвища точка хвильового профілю;
підошва хвилі - найнижча точка хвильового профілю;
гребінь хвилі - частина хвилі, розташована вище середньої хвильової лінії;
улоговина хвилі - частина хвилі, розташована нижче середньої хвильової лінії;
фронт хвилі - лінія, яка проходить уздовж гребеня хвилі перпендикулярно напрямку поширення хвилі;
висота хвилі (h) - перевищення вершини хвилі над підошвою;
довжина хвилі (λ) - відстань між сусідніми вершинами або підошвами хвиль;
• крутизна хвилі - відношення висоти хвилі до її довжини. Кінематичними елементами хвиль є:
період хвилі (t) - проміжок часу між проходженням через одну і ту ж точку простору двох суміжних гребенів (чи підошов), протягом якого частинки води повністю проходять свою орбіту;
швидкість хвилі (с) - відстань, яку пробігає гребінь (чи інший елемент хвилі) за одиницю часу в напрямку поширення хвилі.
Існує цілий ряд класифікацій хвиль за різними характеристиками і ознаками. Найбільш загальною є генетична класифікація, згідно з якою хвилі поділяють за причинами, що їх викликають, на:
вітрові (фрикційні чи хвилі тертя), які утворюються під дією вітру;
припливні, причиною яких є припливи;
анемобаричні - зумовлені змінами атмосферного тиску;
сейсмічні (цунамі) - викликаються підводними землетрусами;
корабельні - утворюються при русі суден. Хвилі також поділяють:
за наявністю видимого переміщення форми хвилі на поступальні і стоячі;
за співвідношенням довжини хвилі λ і глибини моря Н на короткі (λ <Н) і довгі (λ > Н);
за глибиною поширення на поверхневі і внутрішні;
за періодом - короткоперіодичні і довгоперіодичні;
за формою - двомірні, тримірні та відокремлені;
за дією хвилетворних факторів - вимушені, які існують під впливом тієї сили, що їх викликала, і вільні, які існують після припинення дії основного чинника;
за ступенем розвитку хвильового профілю - несталі, які перебувають на стадії розвитку або затухання, і сталі, які перебувають на стадії стабілізації;
за силами, які повертають частинки води в положення рівноваги - капілярні, у яких такою силою є сила поверхневого натягу (наприклад, вітрові хвилі-брижі), та гравітаційні, в яких переважає сила тяжіння.
Найбільше поширені у Світовому океані вітрові хвилі. Вони належать до категорії поверхневих поступальних короткоперіодичних хвиль.
Розміри вітрових хвиль тим більші, чим сильніший і триваліший вітер, чим більший його розгін, тобто відстань, яку він пробігає над водою. Найбільші хвилі спостерігаються в районах із частими і тривалими штормами. Величезні площі сильного хвилювання розташовані в помірних широтах, які навіть отримали назву "ревучі сорокові". Великі хвилювання часті в океанічному кільці південної півкулі, в районах квазістаціонарних атмосферних фронтів. Найвищі хвилі (34 м) спостерігаються посередині північної частини Тихого океану, найдовші (близько 800 м) - біля південних берегів Британських островів і в екваторіальній частині Атлантичного океану. Великі хвилі спостерігаються також біля південних берегів Африки, де вони стали причиною катастроф багатьох кораблів. Це так звані хвилі-вбивці, одиночні хвилі заввишки понад 20 м. Але переважна більшість вітрових хвиль не досягає у висоту і 4 м.