Как образуются волны в море и океане?
10 сентября 2022 10 сентября 2022 / От Глеб Перов / 🧐 Интересные факты / Ветер, землетрясение, Море, Солнце, цунами, штиль, шторм
Отчего появляются волны в море и океане?
Глядя на бескрайние просторы моря или океана, мы часто погружаемся в размышления, нас захлестывают личные воспоминания и приятные моменты прошлого. Этому особенно способствует атмосфера вокруг: Солнце пламенно подсвечивает облака на небе, ощущается освежающий ветер, а бурные волны создают приятный саундтрек, разбиваясь о берег. Иногда перед нами возникает интересный вопрос: откуда берутся волны, движение которых создает такой успокаивающий шум прибоя? Оказывается, что все из-за свелла – энергии ветра, провоцирующей колебания поверхности воды. В этой статье мы попробуем более детально разобраться, что такое свелл и как образуются волны.
1. Откуда берутся волны?
Все зарождается в тысячах или даже десятках тысяч километров от побережья – среди бескрайних глубин океана.
Во время сильного шторма мощный ветер, отдавая воде всю энергию, создает таким образом высокие волны. В такой момент шторм можно сравнить с брошенным в воду камнем, от которого мгновенно в разные стороны пошли волны. Свелл – это несколько таких волн, образовавшихся из-за активности шторма. Перемещаясь от далеких просторов моря все ближе к берегу, волны формируют небольшие группы, практически одного размера и одинаковой мощности. Такие соединения из примерно 5-7 волн именуются сетами. Стоит отметить, что энергия ветра при этом не управляет движением воды к побережью, а пронзает ее насквозь. Достигнув дна моря или океана, она толкает воду к поверхности, которая, подчиняясь законам гравитации, в результате рушиться. Падение происходит, когда вода уже не в силах удержать свой собственный вес. Вот откуда берутся волны. На характер волн в море и океане влияет сила, направление, а также размер свелла.
2. Виды волн.
Благодаря своей энергии волны способны преодолеть большие расстояния в море или океане, даже если спровоцировавший их ветер уже давно утих.
Их мощная энергия, собранная во время путешествия, освобождается только после встречи с берегом. Разбиваясь о берег, волны существенно изменяют его форму и состояние. Те, которые намывают пляжи, считаются конструктивными. Другие виды волн, разрушающие и смывающие побережья, принято называть деструктивными. Именно из-за негативного воздействия деструктивных волн пляжи на море становятся неудобными для отдыха. Безжалостные потоки воды разрушают их, стремительно унося большое количество песка и гальки. Иногда их пагубная энергия рушит даже скалы, после того как вода и воздух проникают в каждую трещину возвышенности. Таким волнам по силам за считанные дни уничтожить весь берег моря, включая мощные скалы. Поэтому отдыхающим на море всегда стоит сохранять бдительность, особенно во время купания. Если говорить о самых разрушительных волнах, обязательно стоит упомянуть цунами. Эти стихийные природные явления обычно возникают после сильных подводных землетрясений или извержений вулканов. С огромной скоростью, которая может достигать 1000 км/ч, они пересекают просторы океана, постепенно набирая высоту.
Они довольно часто становятся главным звеном в опасной цепочке вместе с землетрясением и последующим цунами. Возвращаясь в прошлое, наведем пример такого опасного соединения. В июле далекого 1958-го года в обычно тихой бухте Литуйя на Аляске из-за неожиданного землетрясения появился сильный оползень. С огромной высоты более 1000 метров начали рушиться крупнейшие глыбы льда, камни и земные породы. Волна, возникшая на другом берегу бухты Литуйя, по словам экспертов, поднялась на невероятную высоту около 520 м. Особенно часто оползневые цунами фиксируются в Индонезии. Для местных жителей не привыкать сталкиваться с эвакуацией из-за возникновения смертоносных волн. Гораздо реже цунами появляются после извержения вулкана. Вслед за сильным подводным взрывом образуются большие волны, стремительно двигающиеся к берегам. Примером такого катаклизма является мощнейшее извержение вулкана Кракатау в 1883-м году. Его следствием стало ужасное цунами, которое забрало жизни более 35 000 человек.Однако волны приносят не только разрушения и беды, но и удовольствие, особенно – серфингистам.
Эти любители активного отдыха на морях и океанах отлично знают, откуда берутся волны, и даже создали собственную классификацию:
- клозаутами (close-out) серфингисты называют состоящие из пены волны, которые не слишком подходят для катания. Они выделяются широким пиком и могут достигать высоты более 2 метра. Катаясь на клозаутах, важно сохранять бдительность;
- для новичков и лонгбордистов лучше всего подойдут пологие волны (spilling waves). Они медленно приближаются к берегу, постепенно ломаются и не превращаются резку в водную стену;
- трубящиеся волны (Plunging waves) – главная цель всех профессиональных серфингистов. Они образуются после столкновения свелла с каким-то водным препятствием (рифом или, например, каменной плитой). Эти волны такие сильные и быстрые, что создают трубу из воды. Именно их запечатляют фотографы на снимках с опытными серфингистами. Такая водная труба идеально подходит для трюков, однако считается небезопасной для новичков.
3. Анатомия волны.
Нам уже удалось разобраться, как образуются волны, теперь давайте перейдем к их строению. Нижняя плоскость каждой волны называется подошвой, а верхняя ее часть – гребнем. Наверное, каждый из нас слышал устойчивое выражение “на гребне волны”, которое означает нахождение на вершине славы или известности. Именно расстояние от подошвы до гребня считается высотой волны. Линию гребня назвали фронтом, а место его соединения с подошвой – трубой. Длина каждой волны – это не что иное, как расстояние между смежными гребнями. Пик – это точка на воде, куда стремительно падает бурная волна. Специалисты отмечают, что постоянная изменчивость волн в морях и океанах делает их измерение крайне сложным и довольно относительным.
Почему происходят приливы и отливы?
Погода в Україні:
ПОГОДНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГРАМ
Виды волн
Все, что нужно знать о волнахВолна формируется в результате преобразования энергии ветра в энергию воды.
На качество волны влияет как ветер, дующий в океане далеко от берега, так и прибрежный ветер. Если прибрежный ветер дует на берег (onshore), то волна становится нестабильной и качество ее ухудшается. Если ветер дует с берега (offshore), формируется более плотная стенка волны, и образуется качественная волна для катания. Промежуточный вариант ветра — это ветер cross-shore. Такой ветер не дует четко на берег или с берега. Чаще всего cross-shore снижает качество волны для серфинга.
При наличии ветра на поверхности океана сначала образуются мелкие волны (Chop). При продолжительном сильном ветре образуется свелл (swell). Свелл, образованный в океане далеко от побережья, называется ground-swell. Если свел образован прибрежным ветром — это wind-swell. Преобразованная ветровая энергия достигает суши и происходит образование волн, на которых можно кататься на доске. То есть волна — это обрушенный свелл.
Следует принять во внимание, что на некоторых спотах более качественная волна образуется при определенном направлении свелла.
То есть, например, если свелл восточный (волна идет с востока), то волн на споте почти нет, так как он закрыт с востока мысом. При приближении свелла, например, с юго-запада на данном споте образуются идеальные волны для серфинга. Информацию о том, какое направление свелла наиболее благоприятно для каждого конкретного спота, можно получить у местных серферов или просто при ежедневном наблюдении за качеством волны на споте.
Основные характеристики волны:
Гребень (Crest) – не обрушившаяся часть волны, следующая за пиком;
Губа (Lip) – верхняя часть обрушивающейся волны;
Пик (Peak) – высшая точка волны;
Плечо (Shoulder) – наименее отвесная часть волны, наиболее удаленная от подошвы;
Подошва (Trough) — нижняя часть волны, расположенная между гребнями двух соседних волн;
Стенка (Wall) – отвесная, необрушенная часть волны;
Труба (Tube или Barrel) – пространство между губой и стенкой волны, образованное при закручивании волны.
Период волны – время, необходимое волне, чтобы преодолеть расстояние от точки А до точки В.
| Период волны (сек) | Условия для катания |
| 1-5 | |
| 6-8 | Плохие условия для серфинга. Свелл формируется ветрами. Ветер, дующий с берега, может улучшить ситуацию |
| 8-10 | Хорошие условия для серфинга |
| 10-12 | Очень хорошие условия для серфинга |
| +13 |
Ветряной свелл. Волны неупорядоченные»> Наихудшие условия для серфинга. Ветряной свелл. Волны неупорядоченные
Большой период. Плотная качественная волна. «> Прекрасные условия для серфинга. Большой период. Плотная качественная волна.Частота волны – количество гребней волны, проходящих через точку А за 1 секунду.
На форму, размер и поведение волны оказывают влияние рельеф дна, сила ветра, его продолжительность и направление, приливы и отливы.
Зона 1 –замедление волны при уменьшении глубины, Зона 2 — образование восходящих потоков при уменьшении глубины, зона 3 – задняя часть гребня волны имеет большую скорость, чем передняя. Высота волны растет, и происходит обрушение.
В зависимости от направления движения волны относительно береговой линии (если смотреть на берег с воды) они бывают правыми (righthanders) и левыми (lefthanders).
Приливы и отливы (англ. Tide)Огромное влияние на формирование условий для серфинга оказывают приливы и отливы.
От местных приливов/отливов зависит скорость, размер и качество волны.
Прилив-повышение уровня воды относительно берега, отлив-понижение уровня воды.
Уровень воды зависит от постоянного движения воды в океане под действием Луны, Солнца и суточного вращения Земли.
Во время новолуния и полнолуния (Земля, Солнце и Луна находятся на одной прямой (на рисунке слева)) происходит так, что низкий уровень воды становится еще ниже, а высокий-еще выше. Такие приливы называют Spring Tide.
Через 7 дней после Spring Tide наблюдается Neap Tide. При этом линии Земля-Солнце и Земля-Луна перпендикулярны (на рисунке справа).
Для серферов выпускаются тайд-чарты – это специальные таблицы с указанием величины прилива по часам.
Обратите внимание, на приведенном тайд-чарте красным и белым кругами отмечены новолуние и полнолуние. Это время пиковых значений прилива.
Знание уровня тайда помогает при выборе места для катания. Существуют споты, которые работают только в высокую воду (иначе волна рушится на камнях или кораллах и катание опасно).
Какие-то споты работают только в низкую воду или на средней воде. По приезде на новое место выясните у местных, какой уровень воды наиболее подходящий для данного спота.
В зависимости от рельефа и структуры дна, а также от формы береговой линии серф-споты условно делят на три большие группы.
Бич-брейк (Beach—break)На таком серф-споте волна находит на естественные отмели и намывы на дне. Бич-брейк характерен для песчаного дна (sand bar). Поскольку расположение намывов постоянно меняется, качество волны всегда разное. Причем меняется и форма, и размеры, и даже местоположение пика волны. Споты Beach-break чаще всего самые безопасные, поэтому идеально подходят для начинающих серферов.
Риф-брейк (Reef—break)Волна поднимается из-за каменистого дна или кораллового рифа.
При встрече с рифом часть волны замедляется. При этом края волны продолжают двигаться с прежней скоростью. Получается большая и мощная волна. В отличие от бич-брейка волна на риф-брейке практически не меняется по форме и расположению пика. Следует помнить об опасности катания на риф-брейке, поскольку, падая в воду, серфер может получить серьезные травмы при ударе об острые кораллы. Известны даже летальные исходы. Поэтому крайне не рекомендуем новичкам катание на риф-брейках.
Тем не менее, серферы любят риф-брейки, так как на них можно покататься в трубах (pipeline).
Поинт-брейк (Point—break)Волна на таком споте образуется при встрече океана с крупным участком суши, выступающим в море (мыс, полуостров и т.п.). При этом часть волны в точке встречи с естественным препятствием замедляется, остальная часть волны продолжает двигаться с прежней скоростью. Получаются длинные волны, способные держать форму долгое время.
Отдельно стоит упомянуть серф-спот, который образуется в устье реки. Rivermouth не очень популярен у серферов.
Образование ривермаусов может происходить как в областях с песчаным дном, так и со скалистыми уступами.
Хорошего свелла!
SurfPortal.ru
Что вызывает океанские волны? : Ocean Exploration Facts: NOAA Ocean Exploration
Волны вызваны энергией, проходящей через воду, заставляя воду двигаться по кругу.
Чтобы просмотреть это видео, включите JavaScript и рассмотрите возможность перехода на веб-браузер, поддерживающий видео HTML5
Волны неправильной формы могут создать проблемы для дистанционно управляемых транспортных средств. Во время экспедиции North Atlantic Stepping Stones: New England and Corner Rise Seamounts 2021 года ветер со скоростью 25 узлов и продолжительные волны привели к отмене погружения.
Если позволяла погода, команда продолжила работу над картографированием, ожидая следующего доступного дня погружения. Видео предоставлено NOAA Ocean Exploration, 2021 North Atlantic Stepping Stones: New England and Corner Rise Seamounts.
Глядя на океан, вы часто видите кажущуюся бесконечной череду волн, переносящих воду из одного места в другое. Хотя волны вызывают движение поверхностных вод, представление о том, что волны — это движущиеся водные массы, вводит в заблуждение.
Волны на самом деле представляют собой энергию, проходящую через воду, заставляющую ее двигаться по кругу. Когда волна сталкивается с поверхностным объектом, кажется, что объект качается вперед и вверх вместе с волной, но затем падает вниз и назад по орбитальному вращению по мере того, как волна продолжает движение, оказываясь в том же положении, что и до того, как волна прошла. Если представить себе воду внутри волны по тому же образцу, океанские волны легче понять просто как внешнее проявление кинетической энергии, распространяющейся через морскую воду.
На самом деле вода в волнах вообще мало путешествует. Единственное, что волны передают через море, — это энергия.
Представление о волнах как о движении энергии, а не о движении воды имеет смысл в открытом океане, но как насчет побережья, где отчетливо видно, как волны драматично разбиваются о берег? Это явление является результатом того, что орбитальное движение волны нарушается морским дном. Когда волна проходит через воду, не только поверхностная вода следует орбитальному движению, но и столб воды под ней (до половины длины волны) совершает такое же движение. Приближение дна на мелководье приводит к тому, что нижняя часть волны замедляется и сжимается, заставляя гребень волны подниматься в воздух выше. В конце концов, этот дисбаланс в волне достигает критической точки, и гребень рушится, когда энергия волны рассеивается в прибое.
Откуда берется энергия волны? Есть несколько типов океанских волн, и они обычно классифицируются по источнику энергии, который их создает.
Неблагоприятные погодные условия или природные явления часто вызывают более крупные и потенциально опасные волны. Сильные штормы, перемещающиеся вглубь суши, часто создают штормовой нагон, длинную волну, вызванную сильным ветром, и сохраняющуюся область низкого давления. Подводные землетрясения или оползни могут очень быстро вытеснить большое количество воды, создавая серию очень длинных волн, называемых цунами. Штормовые нагоны и цунами создают не обычную обрушивающуюся волну, а скорее резкое повышение уровня моря при достижении берега, и они могут быть чрезвычайно разрушительными для прибрежной среды.
Наука о лете: как образуются океанские волны?
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.
Вот как это работает.
Примечание редактора : В этой еженедельной серии LiveScience рассматривает научные аспекты летнего сезона.
Одним из величайших удовольствий летнего отдыха для удачливого любителя пляжного отдыха является ритмичный плеск океанских волн. Это явление, вызывающее транс, обусловлено рядом факторов, но наиболее важным генератором местной волновой активности на самом деле является ветер.
«Основной движущей силой или причиной волн является ветер», — сказал Уэйн Преснелл, метеоролог из отделения морских и прибрежных служб Национальной метеорологической службы Национального управления океанических и атмосферных исследований. Преснелл объяснил, что скорость и продолжительность ветра помогают определить размер и частоту океанских волн.
Другой фактор называется «подхватом» и относится к водному пространству, над которым дует ветер, и чем длиннее подхват, тем больше энергии может накопить волна. [Смотреть фотографии Monster Waves]
«Атака оказывает некоторое влияние на волны на пляже, — сказал Преснелл, — но в основном волны, которые вы видите там, вызваны местным ветром и скоростью ветра в этот день».
Наблюдение за движением волн
Чтобы получить представление о создаваемых ветром волнах, просто подуйте, например, на чашу с жидкостью. Серия волн будет следовать по пути вашего выдоха
Даже когда ветер дует в море, волны все равно выходят на берег из-за формы океанских бассейнов.
«Это общее движение океана, если хотите — он толкает воду к берегу», — сказал Преснелл. Представьте себе выплескивание в ванне, объяснил Преснелл: когда к воде прилагается некоторая сила, выплескивание направляется к краю ванны, а затем переходит в возвратно-поступательное движение.
Формирование прибоя
Волна, видимая над уровнем воды, на самом деле является лишь частью волны; волна распространяется вниз через толщу воды и на дно океана.
Волны начинаются в глубоком открытом океане как относительно вертикальные по форме, сказал Преснелл. Однако по мере того, как волна движется к берегу, нижняя часть волны тащится по дну океана.
Верхняя часть волны над ватерлинией начинает двигаться быстрее, чем остальная часть волны. По мере уменьшения глубины океана ближе к берегу сопротивление дна волны усиливается, и верхняя часть волны начинает наклоняться вперед.
В какой-то момент волна наклоняется настолько, что закручивается, создавая так называемый прибой и демонстрируя характерную катящуюся форму разбивающейся волны, объяснил Преснелл.
Область между берегом и первой линией прибоя на пляже известна как зона прибоя. «Зона серфинга — это место, где люди занимаются большей частью своей деятельности, например, ловят рыбу и плавают — это то место, куда большинство людей ходит и развлекается на пляже», — сказал Преснелл LiveScience.
Следите за разрывами
Вся эта океанская вода, выбрасываемая волнами на пляж, должна вытечь обратно. Этот отток происходит неравномерно, потому что вода будет возвращаться в море там, где это проще всего сделать, например, через разлом или погружение в песчаные отмели на берегу, возле пирса или пристани.
В таких ситуациях могут возникать сильные «отбойные течения», в результате которых пловцы рискуют утонуть. [Наука об обратном течении (инфографика)]
«Когда вода поднимается на берег, она теряет импульс и энергию, и ей приходится возвращаться к океану», — сказал Преснелл. «Обратное течение возникает, когда определенные вещи на дне океана направляют воду в узкий поток».
Обратные течения часто кажутся более пенистыми или темными, чем окружающая вода, что помогает пловцам (и спасателям) их замечать.
Чтобы избежать обратного течения, пловцы не должны пытаться плыть прямо к берегу, потому что они будут бороться с течением и истощать себя. Вместо этого пловцы должны стремиться освободиться от узкого обратного течения, двигаясь параллельно или по диагонали к берегу. Предупредить спасателя, если он дежурит, также является хорошей идеей.
«Звать на помощь и привлекать к себе внимание», — сказал Преснелл. «Тогда сделайте все возможное, чтобы вернуться к берегу, плывя параллельно или под углом, чтобы вы не чувствовали сопротивления».
Перед тем, как порезвиться на волнах, проконсультируйтесь со спасателем или другим источником информации на пляже, чтобы узнать об условиях дня и ожидаемых отбойных течениях.
«Первое, что нужно сделать или запомнить, это проверить состояние океана, прежде чем отправиться туда», — сказал Преснелл. «Знайте, во что вы ввязываетесь, прежде чем ввязываться в это».
Следуйте за нами @livescience , Facebook & Google+ . Оригинальная статья на LiveScience.com.
Адам Хадхази — автор статей для Live Science и Space.com. Он часто пишет о физике, психологии, поведении животных и сюжетах в целом, исследуя размытую грань между сегодняшней научной фантастикой и завтрашним научным фактом.