تشکیل امواج دریا. چرا امواج در دریا وجود دارد؟ نحوه تشکیل امواج دریا

سطح دریاها و اقیانوس ها به ندرت آرام است: معمولاً با امواج پوشیده شده است و موج سواری به طور مداوم در برابر سواحل می تپد.

یک منظره شگفت انگیز: یک کشتی باری عظیم که توسط امواج طوفان غول پیکر در اقیانوس باز بازی می شود، به نظر می رسد چیزی بیش از یک خلاصه نیست. فیلم های فاجعه مملو از تصاویر مشابه هستند - موجی به بلندی یک ساختمان ده طبقه.

نوسانات موجی سطح دریا در طول طوفان رخ می دهد، زمانی که یک باد تند تند طولانی همراه با تغییرات در فشار اتمسفر یک میدان موجی پیچیده را تشکیل می دهد.

موج های جاری، فوم موج سواری در حال جوش

با دور شدن از طوفان که باعث طوفان شده است، می‌توانید مشاهده کنید که چگونه الگوی موج تغییر می‌کند، چگونه امواج یکنواخت‌تر و ردیف‌هایی منظم‌تر می‌شوند که یکی پس از دیگری در یک جهت حرکت می‌کنند. این امواج را swell می نامند. ارتفاع چنین امواجی (یعنی اختلاف سطح بین بالاترین و پایین ترین نقطه موج) و طول آنها (فاصله بین دو قله مجاور) و همچنین سرعت انتشار آنها کاملاً ثابت است. دو تاج را می توان با فاصله تا 300 متر از هم جدا کرد و ارتفاع چنین امواجی می تواند به 25 متر برسد. ارتعاشات موج از چنین امواجی تا عمق 150 متر منتشر می شود.

از ناحیه شکل گیری، امواج متورم بسیار دورتر حرکت می کنند، حتی در آرامش کامل. به عنوان مثال، طوفان هایی که از سواحل نیوفاندلند عبور می کنند باعث ایجاد امواجی می شوند که در عرض سه روز به خلیج بیسکای در سواحل غربی فرانسه می رسند - تقریباً 3000 کیلومتر از جایی که شکل گرفته اند.

هنگام نزدیک شدن به ساحل، با کاهش عمق، این امواج ظاهر خود را تغییر می دهند. هنگامی که ارتعاشات موج به پایین می رسد، حرکت امواج کاهش می یابد، آنها شروع به تغییر شکل می کنند که با فروپاشی تاج ها به پایان می رسد. موج سواران مشتاقانه منتظر این امواج هستند. آنها به ویژه در مناطقی که بستر دریا به شدت در نزدیکی ساحل افت می کند، تماشایی هستند، به عنوان مثال در خلیج گینه در غرب آفریقا. این مکان در بین موج سواران در سراسر جهان بسیار محبوب است.

جزر و مد: امواج جهانی

جزر و مد پدیده ای با ماهیت کاملاً متفاوت است. اینها نوسانات دوره ای در سطح دریا هستند که به وضوح در ساحل قابل مشاهده هستند و تقریباً هر 12.5 ساعت تکرار می شوند. آنها به دلیل تعامل گرانشی آبهای اقیانوس عمدتا با ماه ایجاد می شوند. دوره جزر و مد با نسبت دوره های چرخش روزانه زمین به دور محور خود و چرخش ماه به دور زمین تعیین می شود. خورشید نیز در تشکیل جزر و مد مشارکت دارد، اما به میزان کمتری از ماه. با وجود برتری در انبوه. خورشید از زمین خیلی دور است.

بنابراین، قدر کل جزر و مد به موقعیت نسبی زمین، ماه و خورشید بستگی دارد که در طول ماه تغییر می کند. هنگامی که آنها در یک خط قرار می گیرند (که در ماه کامل و ماه جدید اتفاق می افتد)، جزر و مد به حداکثر مقادیر خود می رسد. بالاترین جزر و مد در خلیج فاندی در سواحل کانادا مشاهده می شود: تفاوت بین حداکثر و حداقل موقعیت سطح دریا در اینجا حدود 19.6 متر است.

رای داد تشکر!

شما ممکن است علاقه مند باشید:

• 
  

انشا توسط Y. LESNY

اگر می‌توانستیم «ماشین زمان» ولزی را سوار کنیم، به فاصله‌ی مه‌آلود گذشته بر آن بشتابیم و از آنجا به کره‌ی خود نگاه کنیم، آن را تشخیص نمی‌دادیم. میلیون‌ها سال پیش، قاره‌ها نه تنها خطوط کلی متفاوتی داشتند، بلکه سطح این قاره‌ها ظاهری کاملاً متفاوت داشت: مناظر متفاوت، بیگانه آنها را پوشانده بود، گیاهان مختلف رشد کردند و حیوانات مختلف یافت شدند. انسان با شهرها، مزارع شخم زده و جاده هایش در آن زمان وجود نداشت... فقط یک چیز در تمام دوره های زمین شناسی بدون تغییر باقی ماند: این منظره از دریا. میلیون ها سال پیش، همان امواجی که اکنون آن را شخم می زنند، بر آن می غلتیدند. دیدن سطح آب موج دار قدیمی ترین منظره ای است که روی زمین می شناسیم. و حتی امروزه رایج ترین است: از این گذشته، دو سوم کل سطح سیاره ما با آب پوشیده شده است!

اما آیا می توان گفت که این منظره باستانی و گسترده برای ما بهتر از همه آشناست؟ به ندرت. ما ناخواسته به زیبایی خشن دریای طوفانی کشیده می شویم، این دریا به شاعران و هنرمندان الهام می بخشد، اما هنوز اطلاعات کمی در مورد امواج دریا داریم. حتی نوع این حرکت موج مانند که اکثر مردم تصور می کنند کاملاً اشتباه است.

در واقع، بیشتر مردم فکر می‌کنند که امواج به نظر می‌رسد روی سطح دریا می‌لغزند و در امتداد آن حرکت می‌کنند، مانند آب در بستر رودخانه. اما این درست نیست: در دریای مواج، فقط شکل حرکت حرکت می کند، در حالی که خود امواج فقط به سمت بالا و پایین نوسان می کنند. آیا تا به حال دیده اید که یک تکه چوب، یک قایق یا هر جسم شناور توسط دریای مواج حرکت داده شود؟ لطفا توجه داشته باشید که امواج سریع این جسم را به هیچ وجه با خود حمل نمی کنند، بلکه فقط آن را به آرامی بالا و پایین می برند. دریا دقیقاً به همان شکلی که «زرد مزرعه به هم ریخته می‌شود» متلاطم می‌شود: خوشه‌های ذرت جای خود را در مزرعه تغییر نمی‌دهند، هر خوشه فقط کمی به جلو پمپ می‌شود و دوباره صاف می‌شود - و در همین حال می‌بینید. امواجی که یکی پس از دیگری در میدان می چرخند. این شکل حرکت است که می دود، نه خود گوش ها.

ضرب المثل "شایعه دنیوی مانند موج دریاست" به طرز شگفت انگیزی به وضوح این نوع حرکت عجیب و غریب را نشان می دهد. برای انتشار برخی اخبار در سطح شهر، لازم نیست مردم از این سر شهر به آن سر شهر بدوند: دهان به دهان دهان به دهان منتقل می شود.

به این ترتیب، امواج دریا با آن امواج شنی که باد با آن بیابان ها و نواحی ساحلی را شخم می زند متفاوت است: در اینجا تپه های مواج شنی در واقع به خودی خود حرکت می کنند و فقط شکل آنها مانند دریا حرکت نمی کند.

به همین دلیل است که امواج دریا با چنین سرعت عظیمی حرکت می‌کنند و اغلب از قطارهای «سریع» ما سبقت می‌گیرند: سرعت موج‌های 5...6 فتوم در ثانیه، یا 40 ورست در ساعت، غیر معمول نیست. اگر شکل حرکت نبود، بلکه خود توده آب بود، چنین سرعتی غیرممکن بود.

اما ما هنوز چیزی در مورد دلیل ایجاد امواج نگفته ایم. این دلیل، همانطور که معلوم است، باد است، یعنی. جریان هوا. جریان هوا با برخورد به آب، سطح آن را خم می کند. یک فرورفتگی تشکیل می شود، اما لحظه بعد ذرات آب نزولی به شدت به سمت بالا رانده می شوند، به طوری که به جای فرورفتگی یک خیز ایجاد می شود. این ارتفاع که تحت تأثیر گرانش به پایین سقوط می کند، دوباره با یک دره و غیره جایگزین می شود. هر ذره آب در دریای مواج فقط به سمت بالا و پایین حرکت می کند، اما هیجان، که از یک نقطه شروع می شود، به ذرات همسایه منتقل می شود و بیشتر و بیشتر پخش می شود و منطقه عظیمی را می پوشاند. حرکت یک میدان مواج این پدیده را به خوبی نشان می دهد.

اما باد تنها دلیل ناآرامی های دریا نیست. یکی دیگر از دلایل نادرتر زلزله هایی است که در نزدیکی ساحل رخ می دهد. چنین امواجی بلند نیستند، اما بسیار طولانی هستند و با سرعت فوق العاده ای، گاهی بیش از 600 ورست در ساعت حرکت می کنند! اما این نوع امواج بسیار کمتر از امواجی که از باد منشا می گیرند مشاهده می شوند. در ادامه ما در درجه اول به این موارد اخیر اشاره خواهیم کرد.

امواج چقدر بزرگ هستند؟ ما اغلب در مورد اندازه عظیم امواج دریا، در مورد کوه های آبی به ارتفاع یک ساختمان چند طبقه می شنویم. اندازه‌گیری‌های دقیق این افسانه را درباره ارتفاع باورنکردنی امواج از بین برد، و جالب است که هر چه اندازه‌گیری‌ها دقیق‌تر بود، امواج کمتری داشتند. در دریای آزاد، ارتفاع امواج به ندرت به بیش از 6 فتوم می رسد. این حداکثر ارتفاع است، اما معمولا امواج بالاتر از 3 فتوم نیستند، بنابراین موج 5 گام را باید به عنوان یک استثنا در نظر گرفت.

اما اگر چنین است، پس خواننده می‌پرسد که آیا این داستان‌ها درباره امواج دریا مانند کوه از کجا آمده است، داستان‌هایی که گاهی از باوجدان‌ترین شاهدان عینی شنیده می‌شود؟ در اینجا موضوع در یک توهم کنجکاو از بینایی نهفته است. امواج در دریای آزاد را البته باید از عرشه کشتی ها مشاهده کرد که در هنگام امواج افقی نمی ماند، بلکه در همه جهات خم می شود. هنگامی که عرشه، در حین پیاده‌روی، مسافر را به سمت دریا کج می‌کند، او امواج عظیم آب را در مقابل خود می‌بیند - و به طور غیرارادی ارتفاع آنها را بیش از حد برآورد می‌کند، زیرا او آن را نه از سطح افقی، بلکه از عرشه شیبدار محاسبه می‌کند. به عبارت دیگر، مسافر نه افزایش عمودی موج، بلکه طول شیب آن را به صورت ذهنی اندازه گیری می کند. در نتیجه این توهم نوری که البته مسافر آن را تشخیص نمی دهد، امواج آنچنان بزرگ به نظر او می رسند.

جالب است بدانید که ارتفاع موج در همه دریاها یکسان نیست. هر چه دریا عمیق‌تر باشد، سطح آن گسترده‌تر باشد، جزایر و کمه‌های کمتری روی آن وجود دارد که با حرکت بدون مانع توده‌های آب و باد تداخل می‌کنند - امواج بزرگ‌تر می‌شوند. در این حالت، شوری آب یا بهتر است بگوییم چگالی آن نیز نقش خاصی دارد. آب نمک سنگین تر از آب شیرین است و نسبت به آب شیرین کمتر در معرض نیروهای باد است. به همین دلیل است که هر چه آب شورتر باشد، امواج کمتر می شود. به همین دلیل است که دریاچه‌ها با مساحت مساوی طوفانی‌تر از خلیج‌های دریا هستند که توسط صخره‌ها و سواحل شنی از دریا جدا شده‌اند. اما اگر مساحت حوضه های آب برابر نباشد، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، امواج آنها یکسان نخواهد بود. در دریای خزر ما امواج بسیار کوچکتر از دریای وسیع مدیترانه است و در دومی دوباره بسیار کوچکتر از اقیانوس اطلس است. به نوبه خود، امواج اقیانوس اطلس هرگز به ابعادی نمی رسد که شناگران اقیانوس قطب جنوب را که آزادانه در وسعت وسیع نیمکره جنوبی پخش می شود، می ترساند.

تا اینجا ما در مورد ارتفاع امواج صحبت کرده ایم و هنوز چیزی در مورد طول آنها نگفته ایم. در مورد فاصله بین تاج ها (یا بین دره ها) دو موج مجاور. هر چه امواج بالاتر باشند، عرض آنها بیشتر است و یک رابطه نسبتاً ساده بین این دو کمیت وجود دارد. یعنی عرض تقریباً 30 ... 40 برابر بیشتر از ارتفاع است. طول موج های سه فتوم به 100 فتوم می رسد و به 5...6 فتوم می رسد. بلندترین امواج می تواند به طول نیم مایل برسد.

ممکن است در اینجا به سؤال دیگری علاقه مند باشیم: این آشفتگی تا چه عمقی زیر آب گسترش می یابد؟ این یک سوال بیکار نیست - اهمیت عملی مهمی برای غواصی، هنگام گذاشتن کابل های دریایی و غیره دارد. تا همین اواخر پذیرفته شده بود که عمق انتشار موج برابر با 300 برابر ارتفاع موج است. مثلاً وقتی امواج 3 فتوم روی سطح دریا حرکت می کنند، پژواک این هیجان در عمق 300×300 = 900 فتوم احساس می شود. تقریبا دو مایل اکنون تردید وجود دارد که این آشفتگی تا چنین عمقی گسترش یابد. با این حال، اندازه‌گیری‌های مستقیم نشان داده‌اند که در عمق 100 گامی هنوز هم احساس می‌شود، بنابراین قایقرانی آرام ناوتیلوس ژول ورنوف در زیر سطح دریای طوفانی به قلمرو فانتزی تعلق دارد.

بسیاری از مردم حتی از اهمیت عظیمی که امواج دریا در طبیعت دارند آگاه نیستند. برای کسی که کشتی های خود را به دریا می سپارد، هیجان یک پدیده نامطلوب است: ما چیزهای زیادی می دهیم تا وسعت بی کران اقیانوس همیشه آرام و بی حرکت باشد. اما آن موجودات زنده بی شماری که در اعماق بی انتها زندگی می کنند، نگرش کاملاً متفاوتی نسبت به این موضوع دارند. ناآرامی سطح تماس آب و هوا را افزایش می دهد و در نتیجه به نفوذ اکسیژن به ضخامت توده های آب کمک می کند که بدون آن زندگی غیرممکن است. این همان نقش مهمی است که هیجان در نجات طبیعت دارد! با شکستن و دفن کشتی های ما، طوفان ها یک اکسیر حیات بخش را به دنیای بی کران زیر آب می آورند.

با این حال دور نیست که انسان نیز از امواج دریا بهره مند شود، یوغی بر سرشان بگذارد و آنها را وادار کند که سازوکارهای خود را به حرکت درآورند.

برنج. 1.

صحبت از بردگی امواج دریا توسط انسان عجیب به نظر می رسد، اما اکنون نیز مکانیسم هایی ساخته می شوند که توسط چیزی جز امواج دریا به حرکت در می آیند. به عنوان نمونه، ما در اینجا ماشین اخیرا اختراع شده مهندس آمریکایی رانسوم را شرح می دهیم. هدف این دستگاه استفاده از انرژی امواج دریا برای متراکم کردن هوا است که همانطور که مشخص است می تواند انواع مکانیسم ها را به حرکت درآورد. طراحی دستگاه Ransom پیچیده نیست. از طریق بلوک آطنابی پرتاب می شود که یک جعبه آهنی خالی از آن آویزان است بو محموله سی. موج بلند کردن جعبه شناور که در، در نتیجه بلوک را می چرخاند آو یک چرخ دنده به آن متصل است. این دومی پیستون های سیلندرها را حرکت می دهد D. وقتی موج فروکش کرد، جعبه نیز با آن پایین می رود ب، و دنده در جهت مخالف حرکت می کند. مکانیزم به گونه ای طراحی شده است که با هر حرکت چرخ دنده، پیستون های داخل سیلندر به طور متناوب به جلو یا عقب حرکت می کنند و در تمام مدت هوا را به داخل سیلندرها پمپ می کنند. D. هوای فشرده از طریق لوله جریان می یابد Eداخل تانک اف، جایی که انباشته می شود. بنابراین، همیشه یک منبع انرژی آزاد در مخزن به شکل هوای فشرده وجود دارد. تنها چیزی که باقی می ماند این است که آن را به کار بیندازیم.

انواع دیگری از این موتورهای هدیه وجود دارد. در حال حاضر آنها هنوز اهمیت عملی ندارند، اما در آینده نزدیک بدون شک استفاده صنعتی از انرژی موج در مقیاس وسیع تری قرار خواهد گرفت. و آنگاه انسان نه تنها دریا را تسخیر می کند، بلکه امواج سرکش آن را بردگان مطیع خود قرار می دهد.

یک منبع اطلاعاتی:

"طبیعت و مردم".
مجله مصور علم، هنر و ادبیات. 1912، شماره 2

امواجی که ما عادت داریم روی سطح دریا ببینیم عمدتاً تحت تأثیر باد شکل می گیرند. با این حال، امواج همچنین می توانند به دلایل دیگر ایجاد شوند، سپس آنها را نامیده می شود.

جزر و مد، که تحت تأثیر نیروهای جزر و مد ماه و خورشید تشکیل شده است.

فشار باریک، که در طول تغییرات ناگهانی در فشار اتمسفر رخ می دهد.

لرزه ای (سونامی) که در نتیجه زلزله یا فوران آتشفشانی ایجاد شده است.

مشکلات کشتی که هنگام حرکت کشتی ایجاد می شود.

امواج باد در سطح دریاها و اقیانوس ها غالب است. امواج جزر و مدی، لرزه ای، فشاری و کشتی تاثیر قابل توجهی در جهت یابی کشتی ها در اقیانوس باز ندارند، بنابراین به شرح آنها نمی پردازیم. امواج باد یکی از عوامل اصلی آب‌وهواشناسی است که ایمنی و بازده اقتصادی ناوبری را تعیین می‌کند، زیرا موجی که به کشتی می‌رود، به آن برخورد می‌کند، آن را تکان می‌دهد، به پهلو می‌خورد، عرشه‌ها و روسازه‌ها را سیل می‌کند و سرعت را کاهش می‌دهد. این حرکت لیست های خطرناکی ایجاد می کند، تعیین موقعیت کشتی را دشوار می کند و خدمه را بسیار خسته می کند. امواج علاوه بر کاهش سرعت باعث انحراف شناور و انحراف از مسیر داده شده می شوند و برای حفظ آن نیاز به جابجایی دائمی سکان است.

امواج باد فرآیند تشکیل، توسعه و انتشار امواج ناشی از باد در سطح دریا هستند. امواج باد دو ویژگی اصلی دارند. اولین ویژگی بی نظمی است: بی نظمی در اندازه و شکل امواج. یک موج موجی دیگر را تکرار نمی کند؛ موج بزرگ ممکن است موجی کوچک یا حتی بزرگتر را دنبال کند. هر موج فردی به طور مداوم شکل خود را تغییر می دهد. تاج های موج نه تنها در جهت باد، بلکه در جهت های دیگر نیز حرکت می کنند. چنین ساختار پیچیده ای از سطح دریا آشفته با گرداب و طبیعت متلاطم باد که امواج را تشکیل می دهد توضیح داده می شود. دومین ویژگی امواج، تغییرپذیری سریع عناصر آن در زمان و مکان است و همچنین با باد همراه است. با این حال، اندازه امواج نه تنها به سرعت باد بستگی دارد، مدت زمان عمل، مساحت و پیکربندی سطح آب از اهمیت زیادی برخوردار است. از نقطه نظر عملی، نیازی به دانستن عناصر تک تک موج یا هر ارتعاش موج نیست. بنابراین، مطالعه امواج در نهایت به شناسایی الگوهای آماری می رسد که به صورت عددی با وابستگی بین عناصر موج و عوامل تعیین کننده آنها بیان می شوند.

3.1.1. عناصر موج

هر موج با عناصر خاصی مشخص می شود،

عناصر رایج برای امواج عبارتند از (شکل 25):

راس - بالاترین نقطه تاج موج.

پایین ترین نقطه از فرورفتگی موج است.

ارتفاع (h) - فراتر از بالای موج؛

طول (L) فاصله افقی بین بالای دو برجستگی مجاور روی نیمرخ موجی است که در جهت کلی انتشار موج کشیده شده است.

دوره (t) - فاصله زمانی بین عبور دو قله موج مجاور از طریق یک عمود ثابت. به عبارت دیگر، دوره زمانی است که در طی آن موج مسافتی برابر با طول خود طی می کند.

شیب (e) نسبت ارتفاع یک موج معین به طول آن است. شیب موج در نقاط مختلف نیمرخ موج متفاوت است. شیب متوسط ​​موج با نسبت تعیین می شود:

برنج. 25. عناصر اساسی امواج.

برای تمرین، بیشترین شیب مهم است، که تقریباً برابر است با نسبت ارتفاع موج h به نیمه طول آن λ/2.

- سرعت موج c - سرعت حرکت تاج موج در جهت انتشار آن که در یک بازه زمانی کوتاه از ترتیب دوره موج تعیین می شود.

جبهه موج خطی است روی پلان یک سطح ناهموار که از امتداد رئوس تاج یک موج مشخص می گذرد که توسط مجموعه ای از پروفیل های موج که به موازات جهت کلی انتشار موج ترسیم شده اند تعیین می شوند.

برای ناوبری، عناصر موج مانند ارتفاع، دوره، طول، شیب و جهت کلی حرکت موج بیشترین اهمیت را دارند. همه آنها به پارامترهای جریان باد (سرعت و جهت باد)، طول آن (شتاب) روی دریا و مدت زمان اثر آن بستگی دارند.

بسته به شرایط شکل گیری و انتشار، امواج باد را می توان به چهار نوع تقسیم کرد.

باد - سیستمی از امواج که در لحظه مشاهده تحت تأثیر باد است که توسط آن ایجاد می شود. جهت انتشار امواج باد و باد در آبهای عمیق معمولاً منطبق است یا بیش از چهار نقطه (45 درجه) متفاوت است.

امواج باد با این واقعیت مشخص می شوند که شیب بادگیر آنها تندتر از شیب بادگیر است، بنابراین نوک تاج ها معمولاً فرو می ریزند و کف تشکیل می دهند یا حتی در اثر بادهای شدید کنده می شوند. هنگامی که امواج وارد آب های کم عمق می شوند و به ساحل نزدیک می شوند، جهت انتشار موج و باد می تواند بیش از 45 درجه متفاوت باشد.

Swell - امواج ناشی از باد که پس از ضعیف شدن باد و/یا تغییر جهت در ناحیه موج‌ساز منتشر می‌شوند، یا امواج ناشی از باد که از ناحیه موج‌ساز به ناحیه دیگری می‌آیند که باد با سرعت متفاوتی می‌وزد. و/یا جهت متفاوت یک مورد خاص از تورم که در غیاب باد منتشر می شود، تورم مرده نامیده می شود.

مخلوط - امواجی که در نتیجه تعامل امواج باد و متورم شدن ایجاد می شوند.

تبدیل امواج باد - تغییر در ساختار امواج باد با تغییر در عمق. در این حالت، شکل امواج مخدوش می شود، شیب دارتر و کوتاهتر می شوند و در عمق کم، که از ارتفاع موج بیشتر نمی شود، تاج های دومی واژگون شده و امواج از بین می روند.

امواج باد در ظاهر خود با اشکال مختلفی مشخص می شوند.

ریپل شکل اولیه توسعه موج باد است که تحت تأثیر باد ضعیف رخ می دهد. تاج امواج وقتی موج می زند شبیه فلس می شود.

امواج سه بعدی مجموعه ای از امواج هستند که میانگین طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج متوسط ​​است.

امواج منتظم امواجی هستند که شکل و عناصر همه امواج در آنها یکسان است.

ازدحام یک اختلال آشفته است که در نتیجه تعامل امواجی که در جهات مختلف حرکت می کنند به وجود می آید.

امواجی که بر روی سواحل، صخره ها یا صخره ها می شکنند، شکن نامیده می شوند. امواجی که در نواحی ساحلی فرو می ریزند موج سواری نامیده می شوند. در نزدیکی سواحل شیب دار و نزدیک تأسیسات بندری، موج سواری شکل یک موج معکوس دارد.

امواج روی سطح دریا به دو دسته آزاد تقسیم می‌شوند، زمانی که نیرویی که باعث ایجاد آنها می‌شود از عمل باز می‌ماند و امواج آزادانه حرکت می‌کنند و زمانی که نیرویی که باعث تشکیل امواج شده است متوقف نمی‌شود.

بر اساس تغییرپذیری عناصر موج در طول زمان، آنها را به امواج ثابت، یعنی امواج باد، که در آنها ویژگی های آماری امواج در طول زمان تغییر نمی کند، و امواج در حال توسعه یا تضعیف کننده که در طول زمان عناصر خود را تغییر می دهند، تقسیم می شوند.

با توجه به شکل آنها، امواج به دو بعدی تقسیم می شوند - مجموعه ای از امواج که طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج متوسط ​​است، سه بعدی - مجموعه ای از امواج که طول تاج آنها چندین برابر بیشتر از طول موج است. و منفرد که فقط یک تاج گنبدی شکل بدون کف دارد.

بسته به نسبت طول موج به عمق دریا، امواج را به کوتاه تقسیم می کنند که طول آن به طور قابل توجهی کمتر از عمق دریا است و طولانی که طول آن بیشتر از عمق دریا است.

با توجه به ماهیت حرکت شکل موج، آنها می توانند انتقالی باشند، که در آن حرکت شکل موج قابل مشاهده است، و ایستاده - بدون حرکت. بر اساس نحوه قرارگیری امواج، آنها را به سطح و داخلی تقسیم می کنند. امواج داخلی در یک یا آن عمق در سطح مشترک بین لایه های آب با چگالی های مختلف تشکیل می شوند.

3.1.2. روش های محاسبه عناصر موج

هنگام مطالعه امواج دریا، از اصول نظری خاصی برای توضیح جنبه های خاصی از این پدیده استفاده می شود. قوانین کلی ساختار امواج و ماهیت حرکت ذرات منفرد آنها توسط نظریه تروکوئیدال امواج در نظر گرفته می شود. بر اساس این نظریه، تک تک ذرات آب در امواج سطحی در مدارهای بسته بیضی شکل حرکت می کنند و در زمانی برابر با دوره موج t یک چرخش کامل ایجاد می کنند.

حرکت چرخشی ذرات آب که به طور متوالی واقع شده اند، که در لحظه اولیه حرکت با یک زاویه فاز جابه جا می شوند، ظاهر حرکت انتقالی را ایجاد می کند: ذرات منفرد در مدارهای بسته حرکت می کنند، در حالی که پروفیل موج به صورت انتقالی در جهت باد حرکت می کند. تئوری موج تروکوئیدی امکان اثبات ریاضی ساختار امواج منفرد و ارتباط عناصر آنها را با یکدیگر فراهم کرد. فرمول هایی به دست آمد که امکان محاسبه عناصر موج جداگانه را فراهم می کرد

که در آن g شتاب گرانش است، طول موج K، سرعت انتشار آن C و دوره t با وابستگی K = Cx به یکدیگر مرتبط هستند.

لازم به ذکر است که تئوری موج تروکوئیدی فقط برای امواج دو بعدی منظم معتبر است که در مورد امواج باد آزاد - تورم مشاهده می شود. در امواج سه بعدی باد، مسیرهای مداری ذرات مدارهای دایره ای بسته نیستند، زیرا تحت تأثیر باد، انتقال افقی آب در سطح دریا در جهت انتشار موج اتفاق می افتد.

نظریه تروکوئیدال امواج دریا روند توسعه و تضعیف آنها و همچنین مکانیسم انتقال انرژی از باد به موج را آشکار نمی کند. در این میان، حل دقیق این مسائل برای به دست آوردن وابستگی های قابل اعتماد برای محاسبه عناصر امواج باد ضروری است.

بنابراین، توسعه نظریه امواج دریا با در نظر گرفتن تنوع امواج واقعی باد دریا و ماهیت غیر ایستایی پدیده، یعنی با در نظر گرفتن آنها، مسیر توسعه ارتباطات نظری و تجربی بین باد و امواج را در پیش گرفت. توسعه و تضعیف

به طور کلی، فرمول های محاسبه عناصر موج باد را می توان به عنوان تابعی از چندین متغیر بیان کرد

H، t، L، C=f(W، D t، H)،

جایی که W سرعت باد است. د - شتاب، t - مدت زمان عمل باد. ح - عمق دریا.

برای مناطق کم عمق دریا، از وابستگی ها می توان برای محاسبه ارتفاع و طول موج استفاده کرد

ضرایب a و z متغیر بوده و به عمق دریا بستگی دارد

A = 0.0151H 0.342; z = 0.104H 0.573.

برای مناطق دریای آزاد، عناصر امواج که احتمال ارتفاع آنها 5٪ است و میانگین طول موج ها با توجه به وابستگی ها محاسبه می شود:

H = 0.45 W 0.56 D 0.54 A،

L = 0.3lW 0.66 D 0.64 A.

ضریب A با استفاده از فرمول محاسبه می شود

برای مناطق باز اقیانوسی، عناصر موج با استفاده از فرمول های زیر محاسبه می شوند:

جایی که e شیب موج در شتاب های کم است، D PR حداکثر شتاب، کیلومتر است. حداکثر ارتفاع امواج طوفان را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

که در آن hmax حداکثر ارتفاع موج است، m، D طول شتاب، مایل است.

در موسسه اقیانوس شناسی دولتی، بر اساس تئوری آماری طیفی امواج، اتصالات گرافیکی بین عناصر موج و سرعت باد، مدت زمان عمل و طول شتاب به دست آمد. این وابستگی ها باید قابل اطمینان ترین در نظر گرفته شوند و نتایج قابل قبولی را ارائه دهند که بر اساس آن نوموگرام هایی برای محاسبه ارتفاع موج در مرکز آب و هواشناسی اتحاد جماهیر شوروی (V.S. Krasyuk) ساخته شد. نوموگرام (شکل 26) به چهار ربع (I-IV) تقسیم می شود و از یک سری نمودار تشکیل شده است که در یک توالی مشخص مرتب شده اند.

در ربع I (شمارش از گوشه سمت راست پایین) نوموگرام، یک شبکه درجه داده می شود که هر تقسیم آن (به صورت افقی) مربوط به 1 درجه نصف النهار در عرض جغرافیایی معین (از 70 تا 20 درجه شمالی) برای نقشه ها در مقیاس 1:15 000000 پیش بینی های استریوگرافی قطبی. شبکه درجه برای تبدیل فاصله بین ایزوبارها n و شعاع انحنای ایزوبارها R، اندازه‌گیری شده در نقشه‌های مقیاس متفاوت، به مقیاس 1:15 000000 ضروری است. در این حالت، فاصله بین هم‌بارها را تعیین می‌کنیم. ایزوبارها n و شعاع انحنای ایزوبارها R در درجه نصف النهار در عرض جغرافیایی معین. شعاع انحنای ایزوبارها R شعاع دایره ای است که قسمت ایزوبار که از نقطه ای که محاسبه برای آن انجام می شود یا نزدیک آن می گذرد بیشترین تماس را دارد. با استفاده از یک متر با انتخاب آن به گونه ای تعیین می شود که یک قوس از مرکز پیدا شده با یک بخش معین از ایزوبار منطبق شود. سپس، روی یک شبکه درجه، مقادیر اندازه گیری شده را در عرض جغرافیایی معین، که بر حسب درجه نصف النهار بیان می شود، رسم می کنیم و با استفاده از قطب نما، شعاع انحنای ایزوبارها و فاصله بین ایزوبارها را مطابق با یک مقیاس تعیین می کنیم. از 1:15,000,000.

ربع دوم نوموگرام منحنی هایی را نشان می دهد که وابستگی سرعت باد را به گرادیان فشار و عرض جغرافیایی مکان نشان می دهد (هر منحنی مربوط به عرض جغرافیایی خاصی است - از 70 تا 20 درجه شمالی). برای انتقال از باد گرادیان محاسبه شده به باد وزش نزدیک به سطح دریا (در ارتفاع 10 متر)، اصلاحی به دست آمد که لایه بندی لایه سطحی جو را در نظر می گیرد. هنگام محاسبه برای فصل سرد سال (طبقه بندی پایدار t w 2 ° C)، ضریب 0.6 است.

برنج. 26. نوموگرام برای محاسبه عناصر موج و سرعت باد از نقشه های میدان فشار سطحی که در آن ایزوبارها در فواصل 5 میلی بار (a) و 8 میلی بار (ب) ترسیم می شوند. 1 - زمستان، 2 - تابستان.

در ربع III، تأثیر انحنای ایزوبار بر سرعت باد ژئوستروفیک در نظر گرفته شده است. منحنی های مربوط به مقادیر مختلف شعاع انحنا (1، 2، 5، و غیره) توسط خطوط جامد (زمستانی) و چین دار (تابستانی) ارائه می شود. علامت oo به این معنی است که ایزوبارها مستقیم هستند. به طور معمول، زمانی که شعاع انحنای بیش از 15 درجه باشد، لازم نیست انحنا را در محاسبات در نظر بگیرید. در امتداد محور آبسیسا جداکننده کلیدهای III و IV، سرعت باد W برای یک نقطه معین تعیین می شود.

در ربع IV منحنی هایی وجود دارد که امکان تعیین ارتفاع امواج به اصطلاح قابل توجه (h 3H) را فراهم می کند که بر اساس سرعت باد، شتاب یا مدت زمان باد، احتمال 12.5٪ را دارند.

در صورت امکان، هنگام تعیین ارتفاع موج، نه تنها از داده های سرعت باد، بلکه در مورد شتاب و مدت باد نیز استفاده شود، محاسبه با استفاده از شتاب و مدت باد (به ساعت) انجام می شود. برای انجام این کار، از ربع III نوموگرام، عمود را نه به منحنی شتاب، بلکه به منحنی مدت باد (6 یا 12 ساعت) کاهش می دهیم. از نتایج به دست آمده (از نظر شتاب و مدت) مقدار کمتری از ارتفاع موج گرفته می شود.

محاسبه با استفاده از نوموگرام پیشنهادی را می توان فقط برای مناطق "عمیق دریا" انجام داد، یعنی برای مناطقی که عمق دریا کمتر از نصف طول موج نباشد. هنگامی که شتاب بیش از 500 کیلومتر یا مدت زمان باد بیش از 12 ساعت باشد، از وابستگی ارتفاع موج به باد مربوط به شرایط اقیانوس استفاده می شود (منحنی ضخیم شده در ربع IV).

بنابراین، برای تعیین ارتفاع امواج در یک نقطه معین، لازم است عملیات زیر انجام شود:

الف) شعاع انحنای ایزوبار R را که از یک نقطه مشخص یا نزدیک آن می گذرد (با استفاده از قطب نما با انتخاب) بیابید. شعاع انحنای ایزوبارها فقط در مورد انحنای سیکلونی (در طوفان ها و فرورفتگی ها) تعیین می شود و در درجه نصف النهار بیان می شود.

ب) اختلاف فشار n را با اندازه گیری فاصله بین ایزوبارهای مجاور در ناحیه نقطه انتخاب شده تعیین کنید.

ج) با استفاده از مقادیر یافت شده R و n، بسته به زمان سال، سرعت باد W را پیدا می کنیم.

د) با دانستن سرعت باد W و شتاب D یا مدت زمان باد (6 یا 12 ساعت)، ارتفاع امواج قابل توجه (h 3H) را پیدا می کنیم.

شتاب به صورت زیر یافت می شود. از هر نقطه ای که ارتفاع موج برای آن محاسبه می شود، یک خط جریان در جهت مخالف باد کشیده می شود تا زمانی که جهت آن نسبت به نقطه اولیه با زاویه 45 درجه تغییر کند یا به ساحل یا لبه یخ برسد. تقریباً این شتاب یا مسیر باد خواهد بود که در امتداد آن امواج باید تشکیل شوند و به یک نقطه معین می رسند.

مدت زمان عمل باد به عنوان زمانی تعریف می شود که در طی آن جهت باد بدون تغییر باقی می ماند یا از حالت اصلی تا بیش از 22.5 ± درجه منحرف می شود.

با توجه به نوموگرام در شکل. 26a، می توانید ارتفاع موج را از روی نقشه میدان فشار سطحی تعیین کنید، که بر روی آن ایزوبارها تا 5 میلی بار رسم می شوند. اگر ایزوبارها از طریق 8 mbar کشیده شوند، آنگاه نوموگرام نشان داده شده در شکل 1. 26 ب.

دوره و طول موج را می توان از داده های سرعت باد و ارتفاع موج محاسبه کرد. محاسبه تقریبی دوره موج را می توان با استفاده از نمودار (شکل 27) انجام داد که رابطه بین دوره ها و ارتفاع امواج باد را در سرعت های مختلف باد (W) نشان می دهد. طول موج با دوره و عمق دریا در یک نقطه معین مطابق نمودار تعیین می شود (شکل 28).

خود باد را می توان در نقشه های پیش بینی آب و هوا مشاهده کرد: این مناطق کم فشار هستند. هر چه غلظت آنها بیشتر باشد باد شدیدتر خواهد بود. امواج کوچک (مویرگی) ابتدا در جهتی حرکت می کنند که باد در آن می وزد.

هر چه باد شدیدتر و طولانی‌تر می‌وزد، تأثیر آن بر سطح آب بیشتر می‌شود. با گذشت زمان، امواج شروع به افزایش اندازه می کنند.

باد بر امواج کوچک تأثیر بیشتری نسبت به سطوح آب آرام دارد.

اندازه موج بستگی به سرعت باد تشکیل دهنده آن دارد. بادی که با سرعت ثابتی می وزد می تواند موجی با اندازه مشابه ایجاد کند. و هنگامی که موج به اندازه ای می رسد که باد می تواند به آن فشار وارد کند، "به طور کامل شکل می گیرد".

امواج تولید شده دارای سرعت و دوره های موج متفاوتی هستند. (جزئیات بیشتر در مقاله) امواج طولانی مدت سریعتر و مسافتهای طولانی تری را نسبت به همتایان کندتر خود طی می کنند. هنگامی که امواج از منبع باد دور می شوند (تکثیر)، خطوط متورم ایجاد می کنند که به ناچار روی ساحل می چرخند. به احتمال زیاد با مفهوم امواج تنظیم شده آشنا هستید!

آیا امواجی که دیگر تحت تأثیر باد قرار نمی گیرند، موج زمین نامیده می شوند؟ این دقیقا همان چیزی است که موج سواران به دنبال آن هستند!

چه چیزی بر اندازه تورم تأثیر می گذارد؟

سه عامل اصلی وجود دارد که بر اندازه امواج در دریای آزاد تأثیر می گذارد.
سرعت باد- هر چه بزرگتر باشد، موج بزرگتر خواهد بود.
مدت زمان باد- مشابه قبلی
رفتن و آوردن(منطقه پوشش باد) - مجدداً، هر چه منطقه پوشش بزرگتر باشد، موج بزرگتر تشکیل می شود.

به محض اینکه وزش باد بر آنها اثر نمی گذارد، امواج انرژی خود را از دست می دهند. آن‌ها حرکت خواهند کرد تا زمانی که برآمدگی‌های بستر دریا یا سایر موانع سر راهشان (مثلاً یک جزیره بزرگ) تمام انرژی را جذب کند.

عوامل متعددی وجود دارد که بر اندازه یک موج در یک مکان خاص تأثیر می گذارد. از جمله:

جهت تورم- آیا این اجازه می دهد تا تورم به محل مورد نیاز ما برسد؟
کف اقیانوس- موجی که از اعماق اقیانوس به سمت پشته سنگی زیر آب حرکت می کند، امواج بزرگی را با بشکه هایی در داخل آن تشکیل می دهد. یک لبه کم عمق روبه‌رو باعث کاهش سرعت امواج و از دست دادن انرژی آنها می‌شود.
چرخه جزر و مد- برخی از ورزش ها کاملاً به آن بستگی دارد.

دریابید که چگونه بهترین امواج ساخته می شوند.

در ابتدا، یک موج به دلیل باد ظاهر می شود. طوفانی که در اقیانوس باز، دور از ساحل شکل می‌گیرد، بادهایی را ایجاد می‌کند که روی سطح آب تأثیر می‌گذارد و در نتیجه یک تورم ظاهر می‌شود. باد، جهت آن و همچنین سرعت، همه این داده ها را می توان در نقشه های پیش بینی آب و هوا مشاهده کرد. باد شروع به منفجر کردن آب می کند و امواج "کوچک" (مویرگی) ظاهر می شوند ، در ابتدا آنها شروع به حرکت در جهتی می کنند که باد در آن می وزد.

باد بر روی سطح صاف آب می وزد، هر چه باد طولانی تر و قوی تر شروع به وزیدن کند، تاثیر آن بر سطح آب بیشتر می شود. با گذشت زمان، امواج به هم متصل می شوند و اندازه موج شروع به افزایش می کند. باد مداوم شروع به تشکیل یک موج بزرگ می کند. باد تأثیر بسیار بیشتری بر امواج از قبل ایجاد شده، هرچند نه بزرگ، بسیار بیشتر از روی سطح آرام آب دارد.

اندازه امواج به طور مستقیم به سرعت باد وزشی که آنها را تشکیل می دهد بستگی دارد. وزش باد با سرعت ثابت می تواند موجی با اندازه مشابه ایجاد کند. و به محض اینکه موج به اندازه ای که باد وارد آن می شود به دست آورد، تبدیل به موجی کاملاً شکل می شود که به سمت ساحل می رود.

امواج سرعت و دوره های متفاوتی دارند. امواج با دوره طولانی بسیار سریع حرکت می کنند و مسافت های بیشتری را نسبت به همتایان خود با سرعت کمتری پوشش می دهند. هنگامی که آنها از منبع باد دور می شوند، امواج با هم ترکیب می شوند و موجی را تشکیل می دهند که به سمت ساحل می رود. امواجی که دیگر تحت تأثیر باد قرار نمی‌گیرند «امواج پایین» نامیده می‌شوند. اینها امواجی هستند که همه موج سواران به دنبال آنها هستند.

چه چیزی بر اندازه تورم تأثیر می گذارد؟ سه عامل وجود دارد که بر اندازه امواج در اقیانوس باز تأثیر می گذارد:
سرعت باد - هر چه سرعت بیشتر باشد، موج حاصل بزرگتر خواهد بود.
مدت زمان وزش باد - هر چه باد طولانی تر باشد، مشابه عامل قبلی - موج بزرگتر خواهد بود.
Fetch (منطقه پوشش باد) - هر چه منطقه پوشش بزرگتر باشد، موج تولید شده بزرگتر است.
هنگامی که باد از تأثیرگذاری بر امواج باز می‌ماند، انرژی خود را از دست می‌دهند. آن‌ها به حرکت خود ادامه می‌دهند تا زمانی که به برآمدگی‌های کف نزدیک جزیره‌ی بزرگ اقیانوسی برخورد کنند و موج‌سوار در صورت تصادف موفقیت‌آمیز یکی از این امواج را بگیرد.

عواملی وجود دارند که بر اندازه امواج در یک مکان خاص تأثیر می‌گذارند. از جمله:
جهت تورم چیزی است که به امواج اجازه می دهد تا به مکان مورد نیاز ما بیایند.
کف اقیانوس - موجی که از اقیانوس باز حرکت می کند، با یک خط الراس زیر آب از صخره ها یا یک صخره مواجه می شود - امواج بزرگی را تشکیل می دهد که می توانند به یک لوله خم شوند. یا برجستگی کم عمق پایین، برعکس، امواج را کاهش می دهد و آنها مقداری از انرژی خود را هدر می دهند.
چرخه جزر و مد - بسیاری از نقاط موج سواری مستقیماً تحت تأثیر این پدیده قرار می گیرند.