Formazione delle onde del mare. Perché ci sono le onde sul mare? Come si formano le onde del mare

La superficie dei mari e degli oceani è raramente calma: di solito è coperta di onde e le onde sferzano continuamente le rive.

Uno spettacolo incredibile: un'enorme nave da carico, che viene interpretata da gigantesche onde di tempesta nell'oceano aperto, sembra non essere altro che un guscio di noce. I film catastrofici sono pieni di immagini simili: un'onda alta quanto un edificio di dieci piani.

Le oscillazioni delle onde della superficie del mare si verificano durante una tempesta, quando un lungo vento rafficato combinato con i cambiamenti della pressione atmosferica forma un complesso campo ondoso caotico.

Onde che corrono, schiuma bollente

Allontanandosi dal ciclone che ha provocato la tempesta, si può osservare come si trasforma la forma delle onde, come le onde diventano più uniformi e file ordinate che si muovono una dopo l'altra nella stessa direzione. Queste onde sono chiamate onde. L'altezza di tali onde (cioè la differenza di livello tra il punto più alto e quello più basso dell'onda) e la loro lunghezza (la distanza tra due picchi adiacenti), nonché la velocità della loro propagazione, sono abbastanza costanti. Due creste possono essere separate da una distanza fino a 300 m e l'altezza di tali onde può raggiungere i 25 M. Le vibrazioni delle onde di tali onde si propagano fino a una profondità di 150 m.

Dalla zona di formazione, le onde di mareggiata viaggiano molto lontano, anche in completa calma. Ad esempio, i cicloni che passano al largo della costa di Terranova provocano onde che in tre giorni raggiungono il Golfo di Biscaglia al largo della costa occidentale della Francia, a quasi 3000 km da dove si sono formate.

Avvicinandosi alla riva, man mano che la profondità diminuisce, queste onde cambiano aspetto. Quando le vibrazioni delle onde raggiungono il fondo, il movimento delle onde rallenta, iniziano a deformarsi, il che termina con il collasso delle creste. I surfisti attendono con ansia queste onde. Sono particolarmente spettacolari nelle zone in cui il fondale marino scende bruscamente vicino alla costa, ad esempio nel Golfo di Guinea, nell'Africa occidentale. Questo posto è molto popolare tra i surfisti di tutto il mondo.

Maree: onde globali

Le maree sono un fenomeno di natura completamente diversa. Si tratta di fluttuazioni periodiche del livello del mare, chiaramente visibili al largo della costa e che si ripetono circa ogni 12,5 ore. Sono causati dall'interazione gravitazionale delle acque oceaniche principalmente con la Luna. Il periodo delle maree è determinato dal rapporto tra i periodi di rotazione giornaliera della Terra attorno al suo asse e la rotazione della Luna attorno alla Terra. Anche il Sole partecipa alla formazione delle maree, ma in misura minore rispetto alla Luna. Nonostante la superiorità in massa. Il sole è troppo lontano dalla Terra.

L'entità totale delle maree dipende quindi dalle posizioni relative della Terra, della Luna e del Sole, che cambiano durante il mese. Quando sono sulla stessa linea (cosa che accade durante la luna piena e la luna nuova), le maree raggiungono i loro valori massimi. Le maree più alte si osservano nella Baia di Fundy, sulla costa del Canada: la differenza tra le posizioni massima e minima del livello del mare qui è di circa 19,6 m.

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Saggio di Y. LESNY

Se potessimo guidare la “macchina del tempo” gallese, correre su di essa nelle nebbiose distanze del passato e da lì guardare il nostro globo, non lo riconosceremmo. Milioni di anni fa, i continenti non solo avevano contorni completamente diversi, ma la superficie stessa di questi continenti aveva un aspetto completamente diverso: paesaggi diversi e alieni li coprivano, crescevano piante diverse e venivano trovati animali diversi. Allora non esisteva l'uomo con le sue città, i campi arati e le strade... Solo una cosa è rimasta immutata in tutte le epoche geologiche: questa visione del mare. Milioni di anni fa, su di esso si riversarono le stesse onde che lo solcano adesso. La vista della superficie dell'acqua increspata è il paesaggio più antico che conosciamo sulla terra. E anche oggi è il più comune: dopotutto, due terzi dell'intera superficie del nostro pianeta è ricoperta d'acqua!

Ma possiamo dire che questo paesaggio antico e diffuso ci sia familiare meglio di tutti gli altri? Difficilmente. Siamo involontariamente attratti dalla dura bellezza del mare in tempesta, ispira poeti e artisti, ma sappiamo ancora poco delle onde del mare. Anche il tipo stesso di questo movimento ondulatorio che la maggior parte delle persone immagina è completamente sbagliato.

In effetti, la maggior parte delle persone pensa che le onde sembrino scivolare sulla superficie del mare, muovendosi lungo di essa, come l'acqua nel letto di un fiume. Ma questo non è vero: nel mare agitato si muove solo la forma del movimento, mentre le onde stesse oscillano solo su e giù. Hai mai visto un pezzo di legno, una barca o qualsiasi oggetto galleggiante spostato dal mare agitato? Tieni presente che le onde in rapido movimento non portano affatto questo oggetto con sé, ma lo fanno solo oscillare delicatamente su e giù. Il mare si agita esattamente come “si agita un campo ingiallito”: le spighe di grano non cambiano il loro posto sul campo, ogni spiga di grano viene pompata solo leggermente in avanti e poi si raddrizza - e intanto si vede onde che attraversano il campo una dopo l'altra. È la forma del movimento che scorre, non le orecchie stesse.

Il proverbio "le voci del mondo sono come un'onda del mare" illustra sorprendentemente chiaramente questo peculiare tipo di movimento. Perché alcune notizie si diffondano per la città non è necessario che la gente corra da un capo all'altro della città: il passaparola si trasmette di bocca in bocca.

In questo modo le onde del mare differiscono da quelle onde di sabbia con cui il vento solca deserti e zone costiere: qui le colline ondulate di sabbia infatti, da sole, si muovono, e solo la loro forma non si muove, come sul mare.

Ecco perché le onde del mare corrono con una velocità così enorme, spesso superando i nostri treni “veloci”: velocità delle onde di 5...6 braccia al secondo, o 40 verste all'ora, non sono rare. Se non fosse la forma del movimento a muoversi, ma le masse d'acqua stesse, una tale velocità sarebbe impossibile.

Ma non abbiamo ancora detto nulla sul motivo che genera le onde. Questo motivo, come è noto, è il vento, cioè. flusso d'aria. Colpendo l'acqua, la corrente d'aria ne curva la superficie; si forma una depressione, ma l'istante successivo le particelle d'acqua che discendono vengono spinte con forza verso l'alto, così che al posto della depressione si forma un rialzo. Questa elevazione, cadendo sotto l'influenza della gravità, viene nuovamente sostituita da una valle, ecc. Ogni particella d'acqua in un mare agitato si muove solo su e giù, ma l'eccitazione, partendo da un punto, viene trasmessa alle particelle vicine, diffondendosi sempre più lontano, coprendo un'area enorme. Il movimento di un campo ondulato illustra abbastanza bene questo fenomeno.

Ma il vento non è l’unico motivo delle perturbazioni marine. Un altro motivo, più raro, sono i terremoti che si verificano vicino alla costa. Tali onde non sono alte, ma molto lunghe e viaggiano con una velocità straordinaria, a volte superiore a 600 verste all'ora! Ma questo tipo di onde si osservano molto meno frequentemente delle onde originate dal vento. Nel seguito faremo riferimento principalmente a questi ultimi.

Quanto sono grandi le onde? Sentiamo spesso parlare delle dimensioni colossali delle onde del mare, di montagne d'acqua alte quanto un edificio a più piani. Misurazioni accurate hanno distrutto questa leggenda sull'incredibile altezza delle onde, ed è curioso che quanto più accurate fossero le misurazioni, tanto più basse risultassero essere le onde. In mare aperto le onde raramente raggiungono più di 6 tese di altezza; Questa è l'altezza massima, ma solitamente le onde non sono più alte di 3 braccia, quindi un'onda di 5 braccia dovrebbe essere considerata un'eccezione.

Ma se è così, allora da dove vengono, si chiederà il lettore, queste storie sulle onde del mare simili a montagne, storie che a volte si sentono dai testimoni oculari più coscienziosi? Qui si tratta di una curiosa illusione visiva. Le onde in mare aperto vanno osservate, ovviamente, dal ponte delle navi, che durante le onde non rimane orizzontale, ma si piega in tutte le direzioni. Quando il ponte, durante il beccheggio, inclina il passeggero verso il mare, vede davanti a sé enormi onde d'acqua e sopravvaluta involontariamente la loro altezza, poiché la calcola non dalla superficie orizzontale, ma dal ponte inclinato. In altre parole, il passeggero misura mentalmente non l'ascesa verticale dell'onda, ma la lunghezza della sua pendenza. A causa di questa illusione ottica, che ovviamente non viene riconosciuta dal passeggero, le onde gli appaiono così enormi.

È interessante notare che l’altezza delle onde non è la stessa in tutti i mari. Più profondo è il mare, più estesa è la sua superficie, meno isole e secche su di esso interferiscono con il movimento senza ostacoli delle masse d'acqua e del vento: più grandi sono le onde. In questo caso gioca un certo ruolo anche la salinità dell'acqua, o meglio la sua densità. L'acqua salata è più pesante dell'acqua dolce ed è meno suscettibile alla forza del vento rispetto all'acqua dolce; Ecco perché più l’acqua è salata, più le onde sono basse. Ecco perché, a parità di superficie, i laghi sono più tempestosi delle baie marine, separate dal mare da rocce e banchi di sabbia. Ma se le aree dei bacini idrici non sono uguali, allora, come abbiamo già accennato, le loro onde non saranno le stesse. Nel nostro Mar Caspio le onde sono molto più piccole che nel vasto Mar Mediterraneo, e in quest'ultimo sono ancora molto più piccole che nell'Oceano Atlantico. A loro volta, le onde dell'Atlantico non raggiungono mai le dimensioni che spaventano i nuotatori dell'Oceano Antartico, che si estende liberamente sulla vasta distesa dell'emisfero meridionale.

Finora abbiamo parlato dell'altezza delle onde e non abbiamo ancora detto nulla della loro lunghezza, cioè circa la distanza tra le creste (o tra le valli) di due onde adiacenti. Quanto più alte sono le onde, tanto maggiore è la loro larghezza, ed esiste una relazione abbastanza semplice tra queste due quantità; cioè la larghezza è circa 30...40 volte maggiore dell'altezza. Le onde alte tre tese raggiungono le 100 tese di lunghezza e le 5...6 tese, cioè le onde più alte possono raggiungere una lunghezza fino a mezzo miglio.

A questo punto potremmo essere interessati a un’altra domanda: a quale profondità sott’acqua si diffonde il disturbo? Questa non è una domanda inutile: ha un importante significato pratico per le immersioni subacquee, quando si posano i cavi marittimi, ecc. Fino a poco tempo fa si riteneva che la profondità di propagazione delle onde fosse pari a 300 volte l’altezza delle onde. Ne consegue, ad esempio, che quando sulla superficie del mare si muovono onde di 3 tese, gli echi di questa eccitazione si fanno sentire a una profondità di 3x300 = 900 tese, cioè quasi due miglia. Ora si dubita che il disturbo possa estendersi a tali profondità. Misurazioni dirette hanno tuttavia dimostrato che a una profondità di 100 braccia si avverte ancora, quindi la navigazione serena del Nautilus di Jules Vernov poco al di sotto del livello del mare in tempesta appartiene al regno della fantasia.

Molte persone non sono nemmeno consapevoli dell’enorme significato che hanno le onde del mare in natura. Per una persona che affida le sue navi al mare, l'eccitazione è un fenomeno indesiderabile: daremmo molto affinché la sconfinata distesa dell'oceano fosse sempre calma e immobile. Ma quei numerosi esseri viventi che vivono nelle sue profondità senza fondo hanno un atteggiamento completamente diverso nei confronti di questo. I disordini aumentano la superficie di contatto tra acqua e aria, contribuendo così alla penetrazione dell'ossigeno nello spessore delle masse d'acqua, senza le quali la vita è impossibile. Questo è il ruolo importante che l’eccitazione gioca nel salvare la natura! Distruggendo e seppellendo le nostre navi, le tempeste portano un elisir vivificante nello sconfinato mondo sottomarino.

Non è però lontano il tempo in cui anche l’uomo trarrà beneficio dalle onde del mare, metterà su di esse un giogo e lo costringerà a mettere in moto i suoi meccanismi.

Riso. 1.

Sembrerebbe strano parlare di asservimento delle onde del mare da parte dell'uomo, ma anche adesso si stanno costruendo meccanismi che vengono messi in moto nientemeno che dalle onde del mare. Ad esempio, descriveremo qui la macchina recentemente inventata dall'ingegnere americano Ransom. Lo scopo della macchina è quello di utilizzare l'energia delle onde del mare per condensare l'aria che, come è noto, può azionare tutti i tipi di meccanismi. Il design della macchina di Ransom non è complicato. Attraverso il blocco UN viene lanciata una corda alla quale è appesa una scatola di ferro vuota B e carico C. Onda che solleva una scatola galleggiante IN, ruotando così il blocco UN e una ruota dentata ad esso collegata. Quest'ultimo muove i pistoni dei cilindri D. Quando l'onda si calma, anche la scatola affonda con essa B e l'ingranaggio si muove nella direzione opposta. Il meccanismo è progettato in modo tale che ad ogni movimento dell'ingranaggio, i pistoni nei cilindri si muovono alternativamente in avanti o indietro, pompando continuamente aria nei cilindri D. L'aria compressa scorre attraverso il tubo E nel serbatoio F, dove si accumula. Pertanto nel serbatoio è sempre presente una fonte di energia gratuita sotto forma di aria compressa; Non resta che metterlo in pratica.

Esistono altri tipi di tali motori di regali; per ora non hanno ancora un significato pratico, ma nel prossimo futuro l’uso industriale dell’energia del moto ondoso sarà sicuramente portato su scala più ampia. E poi l'uomo non solo conquisterà il mare, ma renderà anche le sue onde ribelli i suoi schiavi obbedienti.

Una fonte di informazioni:

"Natura e persone".
Rivista illustrata di scienza, arte e letteratura. 1912, n. 2

Le onde che siamo abituati a vedere sulla superficie del mare si formano principalmente sotto l'influenza del vento. Tuttavia le onde possono sorgere anche per altri motivi, quindi vengono chiamate;

Marea, formata sotto l'influenza delle forze di marea della Luna e del Sole;

Pressione barica, che si verifica durante improvvisi sbalzi della pressione atmosferica;

Sismico (tsunami) formatosi a seguito di un terremoto o di un'eruzione vulcanica;

Problemi della nave che sorgono quando la nave è in movimento.

Le onde del vento sono predominanti sulla superficie dei mari e degli oceani. Le onde di marea, sismiche, di pressione e delle navi non hanno un effetto significativo sulla navigazione delle navi in mare aperto, quindi non ci soffermeremo sulla loro descrizione. Le onde del vento sono uno dei principali fattori idrometeorologici che determinano la sicurezza e l'efficienza economica della navigazione, poiché l'onda, investendo la nave, la colpisce, la fa oscillare, colpisce la fiancata, allaga i ponti e le sovrastrutture e riduce la velocità. Il movimento crea liste pericolose, rende difficile determinare la posizione della nave ed esaurisce notevolmente l'equipaggio. Oltre alla perdita di velocità, le onde provocano l'imbardata della nave e la deviazione dalla rotta data e per mantenerla è necessario uno spostamento costante del timone.

Le onde del vento sono il processo di formazione, sviluppo e propagazione delle onde indotte dal vento sulla superficie del mare. Le onde del vento hanno due caratteristiche principali. La prima caratteristica è l'irregolarità: disordine nelle dimensioni e nella forma delle onde. Un'onda non ne ripete un'altra: a un'onda grande può seguirne una piccola, o forse ancora più grande; Ogni singola onda cambia continuamente forma. Le creste delle onde si muovono non solo nella direzione del vento, ma anche in altre direzioni. Una struttura così complessa della superficie del mare disturbata è spiegata dalla natura vorticosa e turbolenta del vento che forma le onde. La seconda caratteristica delle onde è la rapida variabilità dei suoi elementi nel tempo e nello spazio ed è associata anche al vento. Tuttavia, la dimensione delle onde non dipende solo dalla velocità del vento; anche la durata della sua azione, la superficie e la configurazione della superficie dell'acqua sono di notevole importanza. Da un punto di vista pratico, non è necessario conoscere gli elementi di ogni singola onda o di ogni vibrazione d'onda. Pertanto, lo studio delle onde si riduce in definitiva all'identificazione di modelli statistici che sono espressi numericamente dalle dipendenze tra gli elementi dell'onda e i fattori che li determinano.

3.1.1. Elementi d'onda

Ogni onda è caratterizzata da alcuni elementi,

Gli elementi comuni alle onde sono (Fig. 25):

Apex - il punto più alto della cresta dell'onda;

Il fondo è il punto più basso della depressione dell'onda;

Altezza (h) - supera la parte superiore dell'onda;

La lunghezza (L) è la distanza orizzontale tra le sommità di due creste adiacenti su un profilo d'onda tracciato nella direzione generale di propagazione dell'onda;

Periodo (t) - l'intervallo di tempo tra il passaggio di due picchi d'onda adiacenti attraverso una verticale fissa; in altre parole è il periodo di tempo durante il quale l'onda percorre una distanza pari alla sua lunghezza;

La pendenza (e) è il rapporto tra l'altezza di una data onda e la sua lunghezza. La pendenza dell'onda in diversi punti del profilo d'onda è diversa. La pendenza media dell'onda è determinata dal rapporto:

Riso. 25. Elementi fondamentali delle onde.

Per la pratica è importante la pendenza massima, che è approssimativamente uguale al rapporto tra l'altezza dell'onda h e la sua semilunghezza λ/2

- velocità dell'onda c - la velocità di movimento della cresta dell'onda nella direzione della sua propagazione, determinata su un breve intervallo di tempo dell'ordine del periodo dell'onda;

Il fronte d'onda è una linea sul piano di una superficie scabra, passante lungo i vertici della cresta di una data onda, che sono determinati da un insieme di profili d'onda tracciati parallelamente alla direzione generale di propagazione dell'onda.

Per la navigazione, gli elementi delle onde come altezza, periodo, lunghezza, pendenza e direzione generale del movimento delle onde sono della massima importanza. Tutti dipendono dai parametri del flusso del vento (velocità e direzione del vento), dalla sua lunghezza (accelerazione) sul mare e dalla durata della sua azione.

A seconda delle condizioni di formazione e propagazione, le onde del vento possono essere suddivise in quattro tipologie.

Vento - un sistema di onde che, al momento dell'osservazione, è sotto l'influenza del vento da cui è causato. Le direzioni di propagazione delle onde del vento e del vento in acque profonde solitamente coincidono o differiscono di non più di quattro punti (45°).

Le onde del vento sono caratterizzate dal fatto che la loro pendenza sottovento è più ripida di quella sopravvento, quindi le sommità delle creste solitamente collassano, formando schiuma, o addirittura vengono strappate dai forti venti. Quando le onde entrano in acque poco profonde e si avvicinano alla riva, le direzioni di propagazione delle onde e del vento possono differire di oltre 45°.

Swell - onde indotte dal vento che si propagano nell'area di formazione delle onde dopo che il vento si indebolisce e/o cambia direzione, o onde indotte dal vento che provengono dall'area di formazione delle onde verso un'altra area dove il vento soffia a una velocità diversa e/o una direzione diversa. Un caso speciale di moto ondoso che si propaga in assenza di vento è chiamato mareggiata morta.

Misto: onde formate a seguito dell'interazione delle onde del vento e del moto ondoso.

Trasformazione delle onde del vento - cambiamenti nella struttura delle onde del vento con cambiamenti di profondità. In questo caso la forma delle onde viene distorta, diventano più ripide e corte, e ad una profondità ridotta, non superiore all'altezza dell'onda, le creste di quest'ultima si ribaltano e le onde vengono distrutte.

Nel loro aspetto, le onde del vento sono caratterizzate da forme diverse.

L'ondulazione è la forma iniziale di sviluppo delle onde del vento che si verifica sotto l'influenza di un vento debole; Le creste delle onde assomigliano a scaglie quando si increspano.

Le onde tridimensionali sono un insieme di onde la cui lunghezza media della cresta è molte volte maggiore della lunghezza d'onda media.

Le onde regolari sono onde in cui la forma e gli elementi di tutte le onde sono gli stessi.

La folla è un disturbo caotico che nasce dall'interazione di onde che viaggiano in direzioni diverse.

Le onde che si infrangono su sponde, scogliere o rocce sono chiamate frangenti. Le onde che si infrangono nella zona costiera sono chiamate surf. In prossimità di coste ripide e in prossimità di strutture portuali, il surf assume la forma di un'ondata inversa.

Le onde sulla superficie del mare si dividono in libere, quando la forza che le ha provocate cessa di agire e le onde si muovono liberamente, e forzate, quando la forza che ha causato la formazione delle onde non si ferma.

In base alla variabilità degli elementi d'onda nel tempo, essi si dividono in onde stazionarie, cioè onde del vento, in cui le caratteristiche statistiche delle onde non cambiano nel tempo, e onde in via di sviluppo o attenuanti, che cambiano i loro elementi nel tempo.

Secondo la loro forma, le onde sono divise in bidimensionali - un insieme di onde la cui lunghezza media della cresta è molte volte maggiore della lunghezza d'onda media, tridimensionali - un insieme di onde la cui lunghezza media della cresta è molte volte maggiore della lunghezza d'onda , e solitario, avendo solo una cresta a forma di cupola senza suola.

A seconda del rapporto tra la lunghezza d'onda e la profondità del mare, le onde sono divise in corte, la cui lunghezza è significativamente inferiore alla profondità del mare, e lunghe, la cui lunghezza è maggiore della profondità del mare.

A seconda della natura del movimento della forma d'onda, possono essere traslazionali, in cui è visibile il movimento della forma d'onda, e stazionari - senza movimento. In base a come si trovano le onde si dividono in superficiali e interne. Le onde interne si formano all'una o all'altra profondità all'interfaccia tra strati d'acqua di diversa densità.

3.1.2. Metodi per il calcolo degli elementi d'onda

Quando si studiano le onde del mare, vengono utilizzati alcuni principi teorici per spiegare alcuni aspetti di questo fenomeno. Le leggi generali della struttura delle onde e la natura del movimento delle loro singole particelle sono considerate dalla teoria delle onde trocoidali. Secondo questa teoria, le singole particelle d'acqua nelle onde superficiali si muovono in orbite ellissoidali chiuse, compiendo un giro completo in un tempo pari al periodo dell'onda t.

Il movimento rotatorio delle particelle d'acqua posizionate successivamente, spostate di un angolo di fase nel momento iniziale del movimento, crea l'apparenza di movimento traslatorio: le singole particelle si muovono in orbite chiuse, mentre il profilo dell'onda si muove traslatoria nella direzione del vento. La teoria delle onde trocoidali ha permesso di dimostrare matematicamente la struttura delle singole onde e di mettere in relazione tra loro i loro elementi. Sono state ottenute formule che hanno permesso di calcolare i singoli elementi d'onda

dove g è l'accelerazione di gravità, la lunghezza d'onda K, la velocità della sua propagazione C e il periodo t sono legati tra loro dalla dipendenza K = Cx.

Va notato che la teoria delle onde trocoidali è valida solo per le onde bidimensionali regolari, che si osservano nel caso delle onde del vento libero - moto ondoso. Nelle onde del vento tridimensionali, i percorsi orbitali delle particelle non sono orbite circolari chiuse, poiché sotto l'influenza del vento, avviene il trasferimento orizzontale dell'acqua sulla superficie del mare nella direzione di propagazione delle onde.

La teoria trocoidale delle onde del mare non rivela il processo del loro sviluppo e attenuazione, così come il meccanismo di trasferimento dell'energia dal vento all'onda. Nel frattempo, è necessario risolvere proprio questi problemi per ottenere dipendenze affidabili per il calcolo degli elementi delle onde del vento.

Pertanto, lo sviluppo della teoria delle onde del mare ha seguito il percorso dello sviluppo di connessioni teoriche ed empiriche tra vento e onde, tenendo conto della diversità delle onde del vento marino reale e della natura non stazionaria del fenomeno, cioè tenendo conto il loro sviluppo e attenuazione.

In generale, le formule per il calcolo degli elementi dell'onda del vento possono essere espresse in funzione di più variabili

H, t, L,C=f(L , D t, H),

Dove W è la velocità del vento; D - accelerazione, t - durata dell'azione del vento; H - profondità del mare.

Per le zone di mare poco profondo, le dipendenze possono essere utilizzate per calcolare l'altezza e la lunghezza delle onde

I coefficienti aez sono variabili e dipendono dalla profondità del mare

A = 0,0151H 0,342; z = 0,104 H 0,573 .

Per le zone di mare aperto, gli elementi delle onde, la cui probabilità di altezza è del 5%, e le lunghezze d'onda medie vengono calcolati in base alle dipendenze:

H = 0,45 L 0,56 P 0,54 A,

L = 0,3 lW 0,66 P 0,64 A.

Il coefficiente A viene calcolato utilizzando la formula

Per le aree oceaniche aperte, gli elementi ondosi vengono calcolati utilizzando le seguenti formule:

dove e è la pendenza dell'onda a basse accelerazioni, D PR è l'accelerazione massima, km. L'altezza massima delle onde di tempesta può essere calcolata utilizzando la formula

dove hmax è l'altezza massima dell'onda, m, D è la lunghezza dell'accelerazione, in miglia.

Presso l'Istituto Oceanografico Statale, sulla base della teoria statistica spettrale delle onde, sono state ottenute connessioni grafiche tra gli elementi dell'onda e la velocità del vento, la durata della sua azione e la lunghezza dell'accelerazione. Queste dipendenze dovrebbero essere considerate le più affidabili, fornendo risultati accettabili, sulla base dei quali sono stati costruiti i nomogrammi per il calcolo dell'altezza delle onde presso il Centro Idrometeorologico dell'URSS (V.S. Krasyuk). Il nomogramma (Fig. 26) è diviso in quattro quadranti (I-IV) ed è costituito da una serie di grafici disposti in una certa sequenza.

Nel quadrante I (contando dall'angolo in basso a destra) del nomogramma è riportata una griglia di gradi, ciascuna divisione della quale (orizzontalmente) corrisponde a 1° del meridiano ad una data latitudine (da 70 a 20° N) per le mappe a una scala di 1:15 000000 proiezioni stereografiche polari. La griglia dei gradi è necessaria per convertire la distanza tra le isobare n e il raggio di curvatura delle isobare R, misurato su mappe di scala diversa, in una scala 1:15 000000. In questo caso determiniamo la distanza tra le isobare isobare n e il raggio di curvatura delle isobare R in gradi meridiani ad una data latitudine. Il raggio di curvatura delle isobare R è il raggio del cerchio con cui ha il maggior contatto la sezione dell'isobare passante o in prossimità del punto per il quale si sta effettuando il calcolo. Si determina utilizzando un metro selezionandolo in modo tale che un arco tracciato a partire dal centro trovato coincida con una determinata sezione dell'isobare. Successivamente, su una griglia di gradi, tracciamo i valori misurati ad una data latitudine, espressi in gradi del meridiano, e utilizzando un compasso determiniamo il raggio di curvatura delle isobare e la distanza tra le isobare, corrispondente ad una scala di 1:15.000.000.

Il quadrante II del nomogramma mostra le curve che esprimono la dipendenza della velocità del vento dal gradiente di pressione e dalla latitudine geografica del luogo (ogni curva corrisponde ad una certa latitudine - da 70 a 20° N). Per passare dal gradiente del vento calcolato al vento che soffia vicino alla superficie del mare (a un'altitudine di 10 m), è stata derivata una correzione che tiene conto della stratificazione dello strato superficiale dell'atmosfera. Nel calcolo per la parte fredda dell'anno (stratificazione stabile t w 2°C), il coefficiente è 0,6.

Riso. 26. Nomogramma per il calcolo degli elementi d'onda e della velocità del vento dalle mappe dei campi di pressione superficiale, dove le isobare sono disegnate a intervalli di 5 mbar (a) e 8 mbar (b). 1 - inverno, 2 - estate.

Nel quadrante III viene presa in considerazione l'influenza della curvatura isobara sulla velocità del vento geostrofico. Le curve corrispondenti a diversi valori del raggio di curvatura (1, 2, 5, ecc.) sono date da linee continue (invernali) e tratteggiate (estive). Il segno oo significa che le isobare sono dritte. Tipicamente, quando il raggio di curvatura supera i 15°, non è necessario tenerne conto nei calcoli. Lungo l'asse delle ascisse che separa i tasti III e IV viene determinata la velocità del vento W per un dato punto.

Nel quadrante IV sono presenti delle curve che permettono di determinare l'altezza delle cosiddette onde significative (h 3H), che hanno una probabilità del 12,5%, in base alla velocità del vento, all'accelerazione o alla durata dell'azione del vento.

Se è possibile, quando si determina l'altezza delle onde, utilizzare non solo i dati sulla velocità del vento, ma anche sull'accelerazione e sulla durata del vento, il calcolo viene eseguito utilizzando l'accelerazione e la durata del vento (in ore). Per fare ciò, dal quadrante III del nomogramma abbassiamo la perpendicolare non alla curva di accelerazione, ma alla curva di durata del vento (6 o 12 ore). Dai risultati ottenuti (in termini di accelerazione e durata), viene preso il valore minore dell'altezza dell'onda.

Il calcolo utilizzando il nomogramma proposto può essere effettuato solo per le aree del “mare profondo”, cioè per le aree in cui la profondità del mare non è inferiore alla metà della lunghezza d’onda. Quando l'accelerazione supera i 500 km o la durata del vento supera le 12 ore, viene utilizzata la dipendenza dell'altezza delle onde dal vento corrispondente alle condizioni dell'oceano (curva ispessita nel quadrante IV).

Pertanto, per determinare l'altezza delle onde in un dato punto, è necessario eseguire le seguenti operazioni:

A) trovare il raggio di curvatura dell'isobara R passante per un punto dato o in prossimità di esso (usando un compasso per selezione). Il raggio di curvatura delle isobare è determinato solo nel caso di curvatura ciclonica (nei cicloni e negli avvallamenti) ed è espresso in gradi meridiani;

B) determinare la differenza di pressione n misurando la distanza tra isobare adiacenti nell'area del punto selezionato;

C) utilizzando i valori trovati di R e n, a seconda del periodo dell'anno, troviamo la velocità del vento W;

D) conoscendo la velocità del vento W e l'accelerazione D oppure la durata del vento (6 o 12 ore), troviamo l'altezza delle onde significative (h 3H).

L'accelerazione si trova come segue. Da ciascun punto per il quale si calcola l'altezza dell'onda si traccia una linea di corrente in direzione contraria al vento finché la sua direzione non cambia rispetto a quella iniziale di un angolo di 45° o raggiunge la riva o il bordo del ghiaccio. Approssimativamente questa sarà l'accelerazione o il percorso del vento, lungo il quale si dovrebbero formare le onde, arrivando in un dato punto.

La durata dell'azione del vento è definita come il tempo durante il quale la direzione del vento rimane invariata o si discosta dall'originale di non più di ±22,5°.

Secondo il nomogramma di Fig. 26a è possibile determinare l'altezza delle onde da una mappa del campo di pressione superficiale, sulla quale sono disegnate le isobare fino a 5 mbar. Se le isobare vengono disegnate per 8 mbar, allora il nomogramma mostrato in Fig. 26 b.

Il periodo e la lunghezza delle onde possono essere calcolati dai dati relativi alla velocità del vento e all'altezza delle onde. Un calcolo approssimativo del periodo dell'onda può essere effettuato utilizzando il grafico (Fig. 27), che mostra la relazione tra i periodi e l'altezza delle onde del vento a diverse velocità del vento (W). La lunghezza d'onda è determinata dal suo periodo e dalla profondità del mare in un dato punto secondo il grafico (Fig. 28).

Il vento stesso può essere visto sulle mappe delle previsioni del tempo: queste sono zone di bassa pressione. Maggiore è la loro concentrazione, più forte sarà il vento. Le piccole onde (capillari) inizialmente si muovono nella direzione in cui soffia il vento.

Più forte e lungo soffia il vento, maggiore è il suo impatto sulla superficie dell'acqua. Nel tempo, le onde iniziano ad aumentare di dimensioni.

Il vento ha un effetto maggiore sulle piccole onde che sulle superfici dell'acqua calma.

La dimensione dell'onda dipende dalla velocità del vento che la forma. Un vento che soffia a velocità costante sarà in grado di generare un'onda di dimensioni comparabili. E una volta che l’onda raggiunge la dimensione che il vento può spingerla dentro, diventa “completamente formata”.

Le onde generate hanno velocità e periodi d'onda diversi. (Maggiori dettagli nell'articolo) Le onde di lungo periodo viaggiano più velocemente e percorrono distanze più lunghe rispetto alle loro controparti più lente. Allontanandosi dalla fonte del vento (propagazione), le onde formano linee di rigonfiamento che inevitabilmente rotolano sulla riva. Molto probabilmente hai familiarità con il concetto di onde fisse!

Le onde che non sono più influenzate dal vento sono chiamate ground swell? Questo è esattamente ciò che cercano i surfisti!

Cosa influenza la dimensione di un moto ondoso?

Ci sono tre fattori principali che influenzano la dimensione delle onde in mare aperto.
Velocità del vento– Più è grande, più grande sarà l’onda.
Durata del vento– simile al precedente.
Andare a prendere(area di copertura del vento) – ancora una volta, maggiore è l’area di copertura, maggiore è l’onda che si forma.

Non appena il vento smette di colpirle, le onde cominciano a perdere la loro energia. Si muoveranno finché le sporgenze del fondale marino o altri ostacoli sul loro cammino (una grande isola, per esempio) non assorbiranno tutta l'energia.

Esistono diversi fattori che influenzano la dimensione di un'onda in una particolare posizione. Tra loro:

Direzione del moto ondoso– permetterà alle onde di arrivare nel luogo di cui abbiamo bisogno?
fondale marino– Un moto ondoso che si muove dalle profondità dell’oceano su un costone sottomarino di rocce forma grandi onde con dei barili all’interno. Una sporgenza poco profonda di fronte rallenterà le onde e farà perdere loro energia.
Ciclo delle maree– alcuni sport dipendono completamente da questo.

Scopri come nascono le onde migliori.

Inizialmente appare un'onda a causa del vento. Una tempesta che si forma in oceano aperto, lontano dalla costa, creerà venti che inizieranno a colpire la superficie dell'acqua e quindi inizierà a comparire un moto ondoso. Il vento, la sua direzione e la velocità, tutti questi dati possono essere visualizzati sulle mappe delle previsioni del tempo. Il vento comincia a sollevare l'acqua e inizieranno ad apparire onde “piccole” (capillari), inizialmente iniziano a muoversi nella direzione in cui soffia il vento.

Il vento soffia su una superficie d'acqua piatta, più il vento inizia a soffiare a lungo e con forza, maggiore è l'impatto sulla superficie dell'acqua. Nel tempo, le onde si connettono e la dimensione dell’onda inizia ad aumentare. Il vento costante comincia a formare un grande moto ondoso. Il vento ha un impatto molto maggiore sulle onde già create, anche se non grandi, molto più che sulla superficie calma dell'acqua.

La dimensione delle onde dipende direttamente dalla velocità del vento che le forma. Il vento che soffia a velocità costante può generare un'onda di dimensioni comparabili. E non appena l'onda acquisisce le dimensioni che il vento le ha immesso, diventa un'onda completamente formata che va verso la riva.

Le onde hanno velocità e periodi diversi. Le onde con un lungo periodo si muovono abbastanza velocemente e coprono distanze maggiori rispetto alle loro controparti con una velocità inferiore. Allontanandosi dalla fonte del vento, le onde si uniscono per formare un moto ondoso, che si dirige verso la costa. Le onde che non sono più influenzate dal vento sono chiamate “onde di fondo”. Queste sono le onde che tutti i surfisti vanno a caccia.

Cosa influenza la dimensione di un moto ondoso? Ci sono tre fattori che influenzano la dimensione delle onde in mare aperto:
Velocità del vento – Maggiore è la velocità, maggiore sarà l’onda risultante.
Durata del vento - più a lungo soffia il vento, simile al fattore precedente - l'onda sarà più grande.
Fetch (area di copertura del vento) – Maggiore è l'area di copertura, maggiore è l'onda prodotta.
Quando il vento smette di influenzare le onde, queste iniziano a perdere la loro energia. Continueranno a muoversi finché non colpiranno le sporgenze del fondo vicino a qualche grande isola oceanica e il surfista catturerà una di queste onde in caso di coincidenze riuscite.

Ci sono fattori che influenzano la dimensione delle onde in una particolare località. Tra loro:
La direzione del moto ondoso è ciò che consentirà alle onde di arrivare nel luogo di cui abbiamo bisogno.
Fondale oceanico - Un moto ondoso che si muove dall'oceano aperto incontra una cresta sottomarina di rocce o una barriera corallina - forma grandi onde che possono arricciarsi in un tubo. Oppure una sporgenza poco profonda del fondale, al contrario, rallenterà le onde e queste sprecheranno parte della loro energia.
Ciclo delle maree: molti spot di surf sono direttamente interessati da questo fenomeno.