Багато природних явищ людина сприймає як самі собою зрозумілі. Ми звикли до літа, осені, зими, дощу, снігу, хвиль і не замислюємося про причини. І все-таки, чому в морі утворюються хвилі? Чому на водній гладі з'являється бриж навіть у повний штиль?

Походження

Є кілька теорій, що пояснюють виникнення морських та океанічних хвиль. Вони утворюються через:

• перепадів атмосферного тиску;
• припливів та відливів;
• підводних землетрусів та вулканічних вивержень;
• рухи суден;
• сильний вітер.

Щоб зрозуміти механізм освіти, треба згадати, що вода хвилюється і коливається вимушено – внаслідок фізичної дії. Галька, човен, рука, що торкнулася її, наводять рідку масу в рух, створюючи коливання різної сили.

Характеристики

Хвилі – це також рух води поверхнею водойми. Вони є результатом зчеплення частинок повітря та рідини. Спочатку водно-повітряний симбіоз викликає бриж на поверхні води, а потім змушує рухатися водні товщі.

Розмір, довжина та сила змінюються, залежно від сили вітру. Під час шторму потужні стовпи піднімаються на 8 метрів та розтягуються у довжину майже на чверть кілометра.

Іноді сила настільки руйнівна, що обрушується на прибережну смугу, вириває з коренем парасольки, душові та інші пляжні будівлі, зносить все на своєму шляху. І це при тому, що формуються коливання за кілька тисяч кілометрів від берега.

Усі хвилі можна розділити на 2 категорії:

• вітрові;
• стоячі.

Вітрові

Вітрові, як випливає з назви, утворюються під впливом вітру. Його пориви проносяться дотичною, нагнітаючи воду і змушуючи її рухатися. Вітер підштовхує рідку масу вперед, але сила тяжіння гальмує процес, штовхаючи її назад. Рухи на поверхні, що виникають внаслідок впливу двох сил, нагадують підйоми та спуски. Їхні вершини називаються гребенями, а основи – підошвами.

З'ясувавши, чому утворюються на морі хвилі, відкритим залишилося питання про те, чому вони здійснюють коливальні рухи вгору та вниз? Пояснення просте - мінливість вітру. Він то стрімко і рвучко налітає, то стихає. Висота гребеня, періодичність коливань безпосередньо залежить від його сили та потужності. Якщо швидкість переміщення та сила повітряних потоків перевищують показники норми, піднімається шторм. Ще одна причина – відновлювана енергія.

Відновлювана енергія

Іноді море повний штиль, а хвилі утворюються. Чому? Океанографи та географи пояснюють це явище відновлюваною енергією. Водні коливання є її джерелом та способи зберігати потенціал тривалий час.

У житті це виглядає приблизно так. Вітер створює певну кількість коливань у водоймі. Енергії цих вагань вистачить на кілька годин. За цей час рідкі утворення долають відстань у десятки кілометрів і «швартуються» в районах, де сонячно, немає вітру, і водоймище спокійне.

Стоячі

Стоячі чи одиночні хвилі виникають внаслідок поштовхів на океанічному дні, характерному для землетрусів, вивержень вулканів, а також через різку зміну атмосферного тиску.

Це явище називається сейші, що перекладається з французької як «розгойдуватися». Сейші характерно для бухт, заток і деяких морів, є небезпекою для пляжів, споруд у прибережній смузі, пришвартованих біля причалу кораблів і людей, що знаходяться на борту.

Конструктивні та деструктивні

Утворення, що долають великі відстані і при цьому не змінюють форму і не втрачають енергію, ударяються об берег і розбиваються. У цьому кожен накат по-різному впливає прибережну смугу. Якщо він намиває берег, класифікується як конструктивний.

Деструктивний накат води обрушується своєю міццю на узбережжі, руйнуючи його, поступово змиваючи пісок та гальку з пляжної смуги. І тут природне явище класифікується як деструктивне.

Деструкція буває різної руйнівної сили. Іноді вона настільки потужна, що обрушує схили, розколює скелі, поділяє скелі. Згодом навіть найтвердіші скелі руйнуються. Найбільший маяк Америки збудували на мисі Гаттерас у 1870 році. З того часу море просунулося майже на 430 метрів у глибину узбережжя, змивши прибережну смугу та пляжі. Це лише один із десятків фактів.

Цунамі – різновид деструктивних водних утворень, що характеризуються великою руйнівною силою. Швидкість їхнього переміщення сягає 1000 км/год. Це вище, ніж реактивний літак. На глибині висота гребеня цунамі невелика, але біля берега вони знижують швидкість, натомість нарощують висоту до 20 метрів.

У 80% випадків цунамі є наслідком підводних землетрусів, у 20% — вивержень вулканів і зсувів. Внаслідок землетрусів дно зміщується по вертикалі: одна його частина опускається, а друга – паралельно піднімається. На поверхні водойми утворюються коливання різної сили.

Аномальні вбивці

Вони також відомі як блукаючі, монстри, аномальні та більше характерні для океанів.

Ще 30-40 років тому розповіді моряків про аномальні коливання води вважали небилицями, тому що в існуючі наукові теорії та розрахунки свідчення очевидців не вкладалися. Висота 21 метр вважалася граничною для океанічних та морських коливань.

Звідки беруться величезні хвилі?

Чим зумовлена ​​поява більшості хвиль в океанах і морях, про енергію хвиль і про гігантські хвилі.

Основна причина появи океанічних хвиль вплив вітрів на водну поверхню. Швидкість деяких хвиль може розвинутись і навіть перевищити 95 км на годину. Гребінь від гребеня може бути розділений 300 метрами. Вони проходять поверхнею океану величезні відстані. Більшість їх енергії витрачається ще до того, як вони досягнуть суші, можливо, минаючи при цьому найглибше місце у світі- Маріанську западину. Та й розміри їх стають меншими. А якщо вітер заспокоюється, то й хвилі стають спокійнішими і гладкішими.

Якщо в океані сильний бриз, то висота хвиль зазвичай сягає 3 метрів. Якщо вітер починає ставати штормовим, то вони можуть стати 6 м. При сильному штормовому вітрі їх висота вже може бути вищою 9 м і вони стають крутими, з рясними бризками.

Під час шторму, коли в океані видимість не може, висота хвиль перевищує 12 метрів. А ось під час найсильнішого шторму, коли море суцільно вкрите піною і навіть невеликі кораблі, яхти чи судна (а не те, що риба, навіть найбільша риба) можуть просто загубитися між 14 хвилями.

Удари хвиль

Великі хвилі поступово розмивають береги. Маленькі хвилі можуть потихеньку вирівняти пляж із наносом. Хвилі ударяються об береги під певним кутом, тому нанесення, змите в одному місці, винесеться і буде відкладено на іншому.

Під час сильних ураганів або штормів можуть відбутися такі зміни, що величезні ділянки берега можуть значно трансформуватися раптово.

Та й не лише береги. Колись, у дуже далекому від нас 1755 року, хвилі 30-ти метрової висоти знесли з лиця землі Лісабон, зануривши під тоннами води будівлі міста, перетворивши їх на руїни і занапастивши понад півмільйона людей. І сталося це у велике католицьке свято – День усіх святих.

Хвилі-вбивці

Найбільші хвилі зазвичай спостерігають за Голковою течією (або течією Агульяс), що біля берегів Південної Африки. Тут же була відзначена і найвища хвиля в океані. Її висота склала 34 м. А взагалі найбільша з будь-коли помічених хвиль, була зафіксована лейтенантом Фредеріком Марго на судні, що тримає свій шлях з Маніли в Сан-Дієго. Було це 7 лютого 1933 року. Висота тієї хвилі також була близько 34 метрів. Таким хвиль моряки дали прізвисько «хвилі-вбивці». Як правило, надзвичайно високої хвилі завжди передує така ж глибока западина (або провал). Відомо, що у таких западинах-провалах зникла велика кількість кораблів. До речі, хвилі, що утворюються під час припливів, з припливами і не пов'язані. Вони викликані підводним землетрусом чи виверженням вулкана на морському чи океанічному дні, що створює переміщення величезних мас води і, як наслідок, великі хвилі.

Начебто банальне питання, але є деякі цікаві нюанси.

Хвилі виникають з різних причин: через вітру, проходження судна, падіння у воду будь-якого предмета, тяжіння Місяця, землетрусу, виверження підводного вулкана або зсуву сходу. Але якщо від судна, що проходить, або падіння предмета вони викликаються витісненням рідини, тяжіння Місяця і Сонця сприяє появі приливних хвиль, а землетрус може викликати цунамі, з вітром складніше.

Ось як це відбувається...

Тут справа в русі повітря - в ньому існують безладні вихори, маленькі біля поверхні і великі вдалині. При проходженні над водоймою тиск зменшується, і його поверхні утворюється опуклість. Вітер починає сильніше давити на її навітряний схил, що призводить до різниці тисків, а через неї рух повітря починає «закачувати» енергію в хвилю. При цьому швидкість хвилі пропорційна її довжині, тобто чим більша довжина, тим більша швидкість. Пов'язані між собою висота хвилі та її довжина. Тому, коли вітер розганяє хвилю, швидкість її збільшується, отже, збільшується довжина та висота. Щоправда, що ближче швидкість хвилі до швидкості вітру, то менше енергії може вітер віддати хвилі. Якщо їх швидкості рівні, вітер зовсім передає хвилі енергію.

Тепер розберемося, як узагалі утворюються хвилі. За формування відповідають два фізичних механізму: сила тяжкості і сила поверхневого натягу. Коли частина води піднімається, сила тяжіння намагається повернути її назад, а коли опускається, витісняє сусідні частки, які намагаються повернутися назад. Силі поверхневого натягу все одно, в яку сторону прогнута поверхня рідини, вона діє у будь-якому випадку. В результаті частки води коливаються подібно до маятника. Від них «заражаються» сусідні ділянки, і виникає поверхнева хвиля, що біжить.

Енергія хвиль добре передається лише у тому напрямі, у якому частки можуть вільно переміщатися. На поверхні це робити легше, ніж на глибині. Все тому, що повітря не створює жодних обмежень, у той час як на глибині частинки води знаходяться у дуже стиснутих умовах. Причина - погана стисливість. Через неї хвилі можуть переміщатися великі відстані по поверхні, але дуже швидко згасають вглиб.

Важливо, що час хвилі частки рідини майже рухаються. На великій глибині траєкторія їхнього руху має форму кола, на малій - витягнутого горизонтального еліпса. Завдяки цьому кораблі в гавані, птахи чи шматочки дерева гойдаються на хвилях, практично не переміщаючись поверхнею.

Особливий вид поверхневих хвиль складають звані хвилі-вбивці - гігантські одиночні хвилі. Чому вони виникають, так і досі невідомо. Вони рідко зустрічаються у природі, і їх не можна змоделювати у лабораторних умовах. Проте більшість учених вважають, що хвилі-вбивці утворюються через різке зменшення тиску над поверхнею моря чи океану. Але ретельніше їх вивчення попереду.

Ось тут ми докладно

До багатьох явищ, що відбуваються на нашій планеті, ми вже давно звикли, зовсім не замислюючись про природу їх виникнення та механіку дії. Це і зміна клімату, і зміна пір року, і зміна часу доби, і утворення хвиль на морі та в океанах.

І сьогодні ми якраз хочемо приділити увагу останньому питанню, тому, чому утворюються хвилі на морі.

Чому виникають хвилі на морі

Існують теорії про те, що хвилі на морях та в океанах виникають через перепади показників тиску. Однак найчастіше це лише припущення людей, які швидко намагаються знайти пояснення подібному до природного явища. Насправді все трохи інакше.

Згадайте, що змушує воду «хвилюватися». Це фізична дія. Кинувши щось у воду, провівши по ній рукою, різко вдаривши по воді, нею неодмінно починають йти коливання різного розміру і частоти. Виходячи з цього, можна зрозуміти, що хвилі – це результат фізичної дії на поверхню води.

Однак, чому на морі з'являються великі хвилі, що приходять до берега здалеку? Виною всьому є інше природне явище – вітер.

Справа в тому, що пориви вітру проходять над водою по дотичній лінії, фізично впливаючи на морську поверхню. Саме ця дія нагнітає воду і змушує її рухатися хвилями.

Хтось, зрозуміло, задасться й іншим питанням про те, чому хвилі на морі та в океані йдуть коливальними рухами. Однак відповідь на це питання є ще більш простою, ніж сама природа хвиль. Справа в тому, що вітер робить непостійний фізичний вплив на поверхню води, адже він прямує до неї поривами різної сили та потужності. Це впливає те що, що хвилі мають різний розмір і частоту коливання. Зрозуміло, сильні хвилі, справжній шторм виникають тоді, коли вітер перевищує показники норми.

Чому на морі хвилі без вітру

Дуже резонним нюансом є питання, чому на морі присутні хвилі навіть у тому випадку, якщо спостерігається абсолютний штиль, якщо вітер повністю відсутній.

І тут відповіддю на питання стане той факт, що водяні хвилі є ідеальним джерелом відновлюваної енергії. Справа в тому, що хвилі здатні довгий час зберігати свій потенціал. Тобто вітру, який привів воду в дію, створивши певну кількість коливань (хвиль), може бути достатньо для того, щоб хвиля продовжувала своє коливання дуже тривалий час, а сам потенціал хвилі не вичерпав себе навіть через десятки кілометрів з точки зародження хвилі.

Ось і всі відповіді на запитання, чому на морі хвилі.

Хвилі з'являються завдяки вітру. Бурі утворюють вітри, які впливають на поверхню води, в результаті чого виникає брижка Точно так само, як утворюється бриж у твоїй чашці кави після серфінгу, коли ти на нього дуєш. А сам вітер можна побачити на картах прогнозу погоди: це зони низького тиску. Чим більша їх концентрація, тим сильнішим буде вітер. Малі (капілярні) хвилі спочатку рухаються у напрямі, у якому дме вітер. Чим сильніше і довше дме вітер, тим більше його вплив на поверхню води. Згодом хвилі починають збільшуватися у розмірі. У міру того, як вітер продовжує дмухати, і породжені ним хвилі і надалі піддаються його впливу, малі хвилі починають рости. На них вітер має більший вплив, ніж на спокійну поверхню води. Розмір хвилі залежить від швидкості вітру, що її утворює. Вітер, що дме з якоюсь постійною швидкістю, зможе генерувати хвилю певних розмірів. І як тільки хвиля набуває максимально можливих розмірів при даному вітрі, вона стає «повністю сформованою». Генеровані хвилі мають різні швидкості та періоди хвилі. (Дивись докладніше у розділі хвильова термінологія) Хвилі з більшим періодом рухаються швидше і долають більші відстані, ніж їх повільніші побратими. У міру віддалення від джерела вітру (розповсюдження) хвилі утворюють лінії прибоїв (свелів), які неминуче накочують на берег. Напевно, ти вже знайомий із поняттям «wave set» (вейв сет)! Хвилі, на які більше не впливає вітер, який їх породив, називаються донними хвилями (groundswell). Це саме те, на що полюють серфери! Що впливає розмір прибою (свелла)?Є три основних фактори, що впливають на розмір хвиль у відкритому морі: Швидкість вітру – чим вона більша, тим більшою буде хвиля. Тривалість вітру – аналогічно попередньому. Fetch (фетч, «область покриття») - знову ж таки, чим більше область покриття, тим більше утворюється хвиля. Як вплив вітру на них припиняється, хвилі починають втрачати свою енергію. Вони рухатися доти, як виступи морського дна, чи інші перешкоди з їхньої шляху (великий острів наприклад) не поглинуть всю енергію. Існує кілька чинників, що впливають розмір хвилі в конкретному місці прибою. Серед них:Напрямок прибою (свелла) - чи дозволить він потрапити свеллув потрібне нам місце? Океанське дно - свелл, що рухається з глибини океану на риф, утворює великі хвилі з діжками всередині. Неглибокий довгий виступ, що тягнеться до берега, сповільнить хвилі, і вони втратить свою енергію. Припливи – деякі види спорту повністю від нього залежать. Дізнайся більше у розділі як з'являються кращі хвилі