Ветровые волны мирового океана

Ветровые волны: понятие, структура и характеристики. Как образуется ветровая волна?

Волна – это природное явление, во многом определяющее комфортность нахождения в открытом море. Маленькие волны можно даже не заметить. Но вот большие способны нанести существенный ущерб морскому судну и навредить его пассажирам. В этой статье речь пойдет о ветровых волнах. Что они собой представляют, как образуются, и какими характеристиками обладают? Давайте ответим на все эти вопросы вместе!

Ветровые волны – что это такое?

Ни один водоем не может оставаться спокойным и неподвижным. Ведь даже незначительный по силе ветер непременно отразится на его поверхности. Ветровая волна образуется в результате прямого воздействия ветра на водную гладь моря или озера. Чтобы лучше понять механизм ее образования, можно понаблюдать за пшеничным полем в ветреную погоду.

Итак, как же образуются ветровые волны? При слабом ветре на спокойной поверхности воды возникает легкая рябь. Когда его скорость возрастает, появляются небольшие ритмичные волны. Постепенно их длина и высота увеличиваются. При дальнейшем усилении ветра на их гребнях начинают образовываться «барашки» из белой пены. Скорость ветровых волн может колебаться в широких пределах (от 10 до 90 км/час). После прекращения ветра на море можно увидеть длинные, низкие и пологие волны, называемые зыбью.

Важно отметить, что вода – вещество намного более плотное, нежели воздух. Вследствие этого поверхность водоема немного «запаздывает» после воздействия ветра, и рябь переходит в волны лишь через некоторое время.

Читайте также:  Жизнь мирового океана география 7 класс

Ветровые волны стоит отличать от цунами и приливов. Первые возникают вследствие повышенной сейсмической активности земной коры, а вторые – в результате воздействия спутника нашей планеты – Луны.

Структура морской волны

Ветровая волна состоит из нескольких элементов (см. схему ниже):

  • Гребень – наивысшая точка волны.
  • Подошва – самая низкая точка волны.
  • Склоны – подветренный и наветренный.

Подветренный (передний) склон волны всегда более крутой, чем наветренный. Здесь, кстати, прослеживается прямая аналогия с песчаными дюнами, которые также формируются под воздействием ветра. Приближаясь к берегу, подошва волны тормозится о дно водоема, а ее гребень опрокидывается, разбиваясь на множество брызг. Этот процесс сопровождается активным разрушением горных пород. Если же волна натыкается на прибрежную скалу, то вода скидывается вверх в виде мощного пенистого столба, высота которого может достигать нескольких десятков метров.

Характеристики ветровых волн

В океанографии выделяется четыре основные характеристики морской волны. Это:

  • Высота – расстояние между подошвой и гребнем по вертикали.
  • Длина – расстояние между двумя гребнями соседних волн.
  • Скорость – расстояние, которое гребень волны проходит за единицу времени (как правило, исчисляется в метрах за секунду).
  • Крутизна – отношение высоты волны к половине ее длины.

Длина ветровых волн колеблется в широких пределах от 0,5 до 250 метров, высота может достигать 20-25 метров. Самые мощные волны наблюдаются в Южном полушарии, в открытом океане. Здесь скорость их движения нередко достигает 15-20 м/с. Наименьшие волны характерны для внутренних морей, глубоко вдающихся в континент (например, для Черного или Азовского морей).

Волнение моря: шкала

Состояние моря – термин, используемый в океанографической науке для определения состояния открытой поверхности крупных водоемов (озер, морей, океанов). Оно характеризуется, прежде всего, высотой волн и их силой. Для оценки степени волнения моря используется 9-балльная шкала, разработанная Всемирной метеорологической организацией.

Источник

Ветровая волна — Wind wave

В динамике жидкости , ветровых волн или ветровых волн , водные поверхностные волны , возникающие на свободной поверхности в водоемах . Они возникают из-за ветра, дующего над жидкой поверхностью, где контактное расстояние в направлении ветра известно как опускание . Волны в океанах могут преодолевать тысячи миль, прежде чем достичь суши. Ветровые волны на Земле варьируются по размеру от небольшой ряби до волн высотой более 100 футов (30 м), которые ограничиваются скоростью ветра, продолжительностью, скоростью подъема и глубиной воды.

Система ветровых волн, создаваемая непосредственно местными водами и подвергаясь их воздействию, называется ветровым морем (или ветровыми волнами). Ветровые волны после создания будут двигаться по маршруту большого круга — слегка изгибаясь влево в южном полушарии и немного вправо в северном полушарии. После выхода из зоны выброса ветровые волны называются зыбью и могут преодолевать тысячи миль. Заслуживающий внимания пример этого — волны, генерируемые к югу от Тасмании во время сильных ветров, которые дойдут до южной Калифорнии, создав желательные условия для серфинга. Зыбь состоит из генерируемых ветром волн, на которые местный ветер в то время не оказывает значительного влияния. Они были созданы в другом месте и некоторое время назад. Ветровые волны в океане также называют океанскими поверхностными волнами и в основном представляют собой гравитационные волны .

Ветровые волны имеют определенную степень случайности : последующие волны различаются по высоте, продолжительности и форме с ограниченной предсказуемостью. Их можно описать как стохастический процесс в сочетании с физикой, управляющей их возникновением, ростом, распространением и распадом, а также регулирующими взаимозависимость между величинами потока, такими как движения поверхности воды , скорости потока и давление воды . Ключевая статистика ветровых волн (как морей, так и волн) в меняющихся состояниях моря может быть предсказана с помощью моделей ветрового волнения .

Хотя волны обычно рассматриваются в водных морях Земли, углеводородные моря Титана также могут иметь ветровые волны.

СОДЕРЖАНИЕ

Формирование

Подавляющее большинство крупных бурунов, которые можно увидеть на пляже, — это результат далеких ветров. На формирование структур течения в ветровом волнении влияют пять факторов:

  1. Скорость или сила ветра относительно скорости волны — ветер должен двигаться быстрее гребня волны для передачи энергии
  2. Непрерывная протяженность открытой воды, над которой дует ветер без значительного изменения направления (так называемый приток ).
  3. Ширина области, на которую действует выборка (под прямым углом к ​​расстоянию)
  4. Продолжительность ветра — время, в течение которого ветер дует над водой.
  5. Глубина воды

Все эти факторы работают вместе, чтобы определить размер водных волн и структуру потока внутри них.

Основные параметры, связанные с волнами:

  • Высота волны (расстояние по вертикали от впадины до гребня )
  • Длина волны (расстояние от гребня до гребня в направлении распространения)
  • Период волны (временной интервал между прибытием последовательных гребней в стационарную точку)
  • Направление распространения волны

Полностью развитое море имеет максимальный размер волны, теоретически возможный для ветра определенной силы, продолжительности и силы ветра. Дальнейшее воздействие этого специфического ветра могло вызвать только рассеяние энергии из-за разрушения вершин волн и образования «белых шапок». Волны в данной области обычно имеют разную высоту. Для сообщений о погоде и для научного анализа статистики ветровых волн их характерная высота за определенный период времени обычно выражается как значительная высота волн . Эта цифра представляет собой среднюю высоту наивысшей одной трети волн в заданный период времени (обычно выбираемый где-то в диапазоне от 20 минут до двенадцати часов) или в конкретной волновой или штормовой системе. Значительная высота волны также является величиной, которую «обученный наблюдатель» (например, из экипажа судна) мог бы оценить по визуальному наблюдению за состоянием моря. Учитывая изменчивость высоты волн, самые большие отдельные волны, вероятно, будут несколько меньше, чем в два раза превышающей зарегистрированную высоту значительной волны для конкретного дня или шторма.

Волнообразование на изначально плоской водной поверхности ветром начинается случайным распределением нормального давления турбулентного ветрового потока над водой. Это колебание давления вызывает нормальные и касательные напряжения в поверхностных водах, которые создают волны. Предполагается, что:

  1. Изначально вода находится в состоянии покоя.
  2. Вода не вязкая.
  3. Вода безвихревная .
  4. Наблюдается случайное распределение нормального давления на поверхность воды от турбулентного ветра.
  5. Корреляциями между движениями воздуха и воды пренебрегают.

Второй механизм связан с силами сдвига ветра на поверхности воды. Джон У. Майлз предложил механизм генерации поверхностных волн, который инициируется турбулентными сдвиговыми потоками ветра на основе невязкого уравнения Орра-Зоммерфельда в 1957 году. Он обнаружил, что передача энергии от ветра к поверхности воды пропорциональна кривизне профиля скорости движения воды. ветер в точке, где средняя скорость ветра равна скорости волны. Поскольку профиль скорости ветра логарифмичен по отношению к поверхности воды, кривизна в этой точке имеет отрицательный знак. Это соотношение показывает, как ветровой поток передает свою кинетическую энергию поверхности воды на их границе раздела.

  1. двумерный параллельный сдвиговый поток
  2. несжимаемая, невязкая вода и ветер
  3. иротационная вода
  4. уклон смещения водной поверхности небольшой

Как правило, эти механизмы формирования волн возникают вместе на поверхности воды и в конечном итоге создают полностью развитые волны.

Например, если мы предположим, что поверхность моря плоская (состояние 0 по шкале Бофорта), и внезапный поток ветра постоянно дует через поверхность моря, процесс генерации физических волн следует последовательности:

  1. Турбулентный ветер формирует случайные колебания давления на поверхности моря. Волны с длинами волн порядка нескольких сантиметров порождаются колебаниями давления. (Механизм Филлипса )
  2. Ветры продолжают воздействовать на первоначально волнистую морскую поверхность, заставляя волны становиться больше. По мере роста волн разница в давлении увеличивается, что приводит к увеличению скорости роста. Наконец, сдвиговая неустойчивость ускоряет рост волны экспоненциально. (Механизм Майлза)
  3. Взаимодействие между волнами на поверхности порождает более длинные волны, и взаимодействие будет передавать волновую энергию от более коротких волн, генерируемых механизмом Майлза, к волнам, которые имеют немного более низкие частоты, чем частота при пиковых величинах волны, тогда, наконец, волны будут быстрее, чем скорость бокового ветра (Pierson & Moskowitz).
Условия, необходимые для полностью развитого моря при заданных скоростях ветра, и параметры возникающих волн.
Ветровые условия Размер волны
Скорость ветра в одном направлении Принести Продолжительность ветра Средняя высота Средняя длина волны Средний период и скорость
19 км / ч (12 миль / ч) 19 км (12 миль) 2 часа 0,27 м (0,89 футов) 8,5 м (28 футов) 3,0 с, 10,2 км / ч (9,3 фут / с)
37 км / ч (23 миль / ч) 139 км (86 миль) 10 часов 1,5 м (4,9 футов) 33,8 м (111 футов) 5,7 сек, 21,4 км / ч (19,5 фут / сек)
56 км / ч (35 миль / ч) 518 км (322 миль) 23 часа 4,1 м (13 футов) 76,5 м (251 футов) 8,6 сек, 32,0 км / ч (29,2 фут / сек)
74 км / ч (46 миль / ч) 1,313 км (816 миль) 42 часа 8,5 м (28 футов) 136 м (446 футов) 11,4 сек, 42,9 км / ч (39,1 фут / сек)
92 км / ч (57 миль / ч) 2,627 км (1,632 миль) 69 часов 14,8 м (49 футов) 212,2 м (696 футов) 14,3 сек, 53,4 км / ч (48,7 фут / сек)
ПРИМЕЧАНИЕ. Большинство скоростей волн, рассчитанных из длины волны, деленной на период, пропорциональны квадратному корню из длины волны. Таким образом, за исключением самой короткой длины волны, волны следуют теории глубоководья. Волна длиной 28 футов должна быть либо на мелководье, либо на средней глубине.

Со временем развиваются три разных типа ветровых волн:

  • Капиллярные волны или рябь, в которых преобладают эффекты поверхностного натяжения.
  • Гравитационные волны , в которых преобладают гравитационные и инерционные силы.
    • Море, поднятые местами ветром.
  • Волны , которые ушли от места, где они были подняты ветром, и в большей или меньшей степени рассеялись.

Волны появляются на гладкой воде, когда дует ветер, но быстро исчезнут, если ветер прекратится. Возвращающая сила, которая позволяет им распространяться, — это поверхностное натяжение . Морские волны представляют собой крупномасштабные, часто нерегулярные движения, возникающие при устойчивых ветрах. Эти волны, как правило, длятся намного дольше, даже после того, как ветер стих, а восстанавливающая сила, которая позволяет им распространяться, — это гравитация. По мере того, как волны распространяются от своей области происхождения, они естественным образом разделяются на группы с общим направлением и длиной волны. Наборы волн, сформированные таким образом, известны как зыби. Тихий океан является 19,800km от Индонезии до побережья Колумбии и, основываясь на средней длину волны 76.5m, будет иметь \ 258,824 набухает над этой шириной.

Отдельные « волны- убийцы» (также называемые «волнами-убийцами», «волнами-монстрами», «волнами-убийцами» и «волнами короля») могут возникать намного выше, чем другие волны в состоянии моря . В случае волны Драупнера ее высота 25 м (82 фута) была в 2,2 раза больше высоты значительной волны . Такие волны отличаются от приливов и отливов , вызвано Луны и Солнца «s гравитационного притяжения , цунами , которые вызваны подводных землетрясений или оползней и волн , генерируемых подводных взрывов или падения метеоритов -Все , имеющие гораздо более длинные длины волн , чем ветровые волны.

Самые большие из когда-либо зарегистрированных ветровых волн — это не волны-убийцы, а стандартные волны в экстремальных морских условиях. Например, на RRS Discovery были зарегистрированы волны высотой 29,1 м (95 футов) в море со значительной высотой волны 18,5 м (61 фут), поэтому самая высокая волна была только в 1,6 раза больше высоты значительной волны. Самый большой зарегистрированный буй (по состоянию на 2011 год) был 32,3 м (106 футов) в высоту во время тайфуна Кроса в 2007 году недалеко от Тайваня.

Спектр

Океанские волны можно классифицировать на основе: возмущающей силы, которая их создает; степень, в которой возмущающая сила продолжает влиять на них после формирования; степень, до которой восстанавливающая сила ослабляет или сглаживает их; и их длина волны или период. Сейсмические морские волны имеют период около 20 минут и скорость 760 км / ч (470 миль в час). Ветровые волны (глубоководные волны) имеют период около 20 секунд.

Тип волны Типичная длина волны Возмущающая сила Восстанавливающая сила
Капиллярная волна C знак равно L / Т <\ displaystyle C = / >

где C — скорость (скорость), L — длина волны, а T — время или период (в секундах). Таким образом, скорость волны определяется функциональной зависимостью длины волны от периода ( дисперсионное соотношение ). L ( Т ) <\ Displaystyle L (T)>

Скорость глубоководной волны также можно приблизительно определить следующим образом:

C знак равно грамм L / 2 π <\ displaystyle C = <\ sqrt </ <2 \ pi>>>>

где g — ускорение свободного падения, 9,8 метра (32 фута) в секунду в квадрате. Поскольку g и π (3.14) — константы, уравнение можно свести к следующему:

C знак равно 1,251 L <\ displaystyle C = 1,251 <\ sqrt >>

когда C измеряется в метрах в секунду, а L — в метрах. Обратите внимание, что в обеих формулах скорость волны пропорциональна квадратному корню из длины волны.

Скорость волн на мелководье описывается другим уравнением, которое можно записать как:

C знак равно грамм d знак равно 3.1 d <\ displaystyle C = <\ sqrt > = 3,1 <\ sqrt >>

где C — скорость (в метрах в секунду), g — ускорение свободного падения, а d — глубина воды (в метрах). Период волны остается неизменным независимо от глубины воды, через которую она движется. Однако по мере того, как глубоководные волны входят на мелководье и ощущают дно, их скорость уменьшается, а гребни «сгущаются», поэтому длина волны укорачивается.

Обмеление и преломление

По мере того, как волны перемещаются от глубины к мелководью, их форма изменяется (высота волны увеличивается, скорость уменьшается, а длина уменьшается по мере того, как орбиты волн становятся асимметричными). Этот процесс называется обмелением .

Преломление волн — это процесс, который происходит, когда волны взаимодействуют с морским дном, чтобы замедлить скорость распространения в зависимости от длины и периода волны. По мере того, как волны замедляются на мелководье, гребни имеют тенденцию перестраиваться под уменьшающимся углом к ​​контурам глубины. Различная глубина гребня волны заставляет гребень перемещаться с разной фазовой скоростью , причем те части волны на более глубокой воде движутся быстрее, чем на мелководье . Этот процесс продолжается, пока глубина уменьшается, и меняется на противоположную, если она снова увеличивается, но волна, покидающая мелководье, могла значительно изменить направление. Лучи — линии, перпендикулярные гребням волн, между которыми содержится фиксированное количество потока энергии — сходятся на местных отмелях и отмелях. Следовательно, энергия волны между лучами концентрируется по мере того, как они сходятся, что приводит к увеличению высоты волны.

Поскольку эти эффекты связаны с пространственным изменением фазовой скорости, и поскольку фазовая скорость также изменяется с окружающим током — из-за доплеровского сдвига — те же эффекты рефракции и изменения высоты волны также возникают из-за изменений тока. В случае встречи с встречным течением волна становится круче , т. Е. Ее высота увеличивается, а длина волны уменьшается, аналогично обмелению при уменьшении глубины воды.

Нарушение

Некоторые волны претерпевают явление под названием «нарушение». Нарушение волны одна база которого больше не может поддерживать свою вершину, заставляя его разрушиться. Волна разбивается, когда она выходит на мелководье или когда две волновые системы противостоят друг другу и объединяют силы. Когда наклон или крутизна волны слишком велика, разбивка неизбежна.

Индивидуальные волны в глубоком прорыва воды , когда волна крутизны соотношение по высоте волны H к длине волны λ -exceeds около 0,17, так что для H > 0,17 λ . На мелководье, когда глубина воды мала по сравнению с длиной волны, отдельные волны разбиваются, когда их высота H волны больше 0,8 глубины воды h , то есть H > 0,8 h . Волны также могут ломаться, если ветер становится достаточно сильным, чтобы сдуть гребень с основания волны.

На мелководье основание волны замедляется за счет сопротивления морскому дну. В результате верхние части будут двигаться с большей скоростью, чем основание, и передняя поверхность гребня станет более крутой, а задняя поверхность более плоской. Это может быть преувеличено до такой степени, что передняя поверхность образует профиль ствола с гребнем, падающим вперед и вниз, когда он простирается по воздуху перед волной.

Серферы и спасатели серфинга выделяют три основных типа волн . Их различные характеристики делают их более или менее подходящими для серфинга и представляют различные опасности.

  1. Разлив или перекатывание: это самые безопасные волны для серфинга. Их можно найти в большинстве районов с относительно ровной береговой линией. Они являются наиболее распространенным типом берегозащиты. Замедление подошвы волны постепенное, и скорость верхних частей не сильно отличается с высотой. Разрушение происходит в основном, когда коэффициент крутизны превышает предел устойчивости.
  2. Погружение или сброс: они внезапно ломаются и могут «сбрасывать» пловцов, толкая их ко дну с большой силой. Это предпочтительные волны для опытных серферов. Сильные морские ветры и длительные периоды волн могут стать причиной появления самосвалов. Их часто можно найти там, где морское дно резко поднимается, например, на рифе или отмели. Замедления основания волны достаточно, чтобы вызвать восходящее ускорение и значительное превышение скорости поступательного движения верхней части гребня. Пик поднимается и захватывает переднюю поверхность, образуя «бочку» или «трубку» при схлопывании.
  3. Пульсация: они могут никогда не сломаться по мере приближения к кромке воды, так как вода под ними очень глубокая. Они обычно образуются на крутых берегах. Эти волны могут сбить с ног пловцов и утащить их обратно в более глубокую воду.

Когда береговая линия близка к вертикали, волны не разбиваются, а отражаются. Большая часть энергии сохраняется в волне, когда она возвращается к морю. Интерференционные картины вызваны наложением падающих и отраженных волн, и это наложение может вызвать локализованную нестабильность при пересечении пиков, и эти пики могут сломаться из-за нестабильности. (см. также клапотические волны )

Физика волн

Ветровые волны — это механические волны, которые распространяются вдоль границы раздела между водой и воздухом ; восстанавливающая сила обеспечивается силой тяжести, поэтому их часто называют поверхностными гравитационными волнами . Когда дует ветер , давление и трение нарушают равновесие водной поверхности и передают энергию от воздуха воде, образуя волны. Первоначальное образование волн ветром описано в теории Филлипса 1957 года, а последующий рост малых волн был смоделирован Майлзом также в 1957 году.

В линейных плоских волнах одной длины волны на глубокой воде участки у поверхности движутся не просто вверх и вниз, а по круговым орбитам: вперед вверху и назад внизу (по сравнению с направлением распространения волны). В результате поверхность воды образует не точную синусоидальную волну , а скорее трохоиду с более острыми изгибами, направленными вверх — как моделируется в теории трохоидальных волн . Таким образом, ветровые волны представляют собой комбинацию поперечных и продольных волн.

Когда волны распространяются на мелководье (где глубина меньше половины длины волны), траектории частиц сжимаются в эллипсы .

В действительности при конечных значениях амплитуды (высоты) волны траектории частиц не образуют замкнутых орбит; скорее, после прохождения каждого гребня частицы немного смещаются от своих прежних положений, явление, известное как стоксов дрейф .

По мере увеличения глубины под свободной поверхностью радиус кругового движения уменьшается. На глубине, равной половине длины волны λ, орбитальное движение снизилось до менее 5% от его значения на поверхности. Скорость фазы (также называемая Celerity) поверхность гравитационной волны — для чистого периодического волнового движения малых амплитуд волн — хорошо аппроксимируется

c знак равно грамм λ 2 π танх ⁡ ( 2 π d λ ) <\ displaystyle c = <\ sqrt <<\ frac <2 \ pi>> \ tanh \ left ( <\ frac <2 \ pi d><\ lambda>> \ right)>>>

В глубокой воде, где , так и гиперболический тангенс приближается , скорость аппроксимирует d ≥ 1 2 λ <\ displaystyle d \ geq <\ frac <1><2>> \ lambda> 2 π d λ ≥ π <\ displaystyle <\ frac <2 \ pi d><\ lambda>> \ geq \ pi> 1 <\ displaystyle 1> c <\ displaystyle c>

c глубокий знак равно грамм λ 2 π . <\ displaystyle c _ <\ text > = <\ sqrt <\ frac <2 \ pi>>>.>.

В единицах СИ, в м / с , когда измеряется в метрах. Это выражение говорит нам, что волны разной длины распространяются с разной скоростью. Самые быстрые волны во время шторма — это волны с самой длинной волной. В результате после шторма первые волны, приходящие на берег, — это длинноволновые валы. c глубокий <\ displaystyle c _ <\ text >> c глубокий ≈ 1,25 λ <\ displaystyle c _ <\ text > \ приблизительно 1,25 <\ sqrt <\ lambda>>> λ <\ displaystyle \ lambda>

Для средней и мелкой воды применимы уравнения Буссинеска , сочетающие частотную дисперсию и нелинейные эффекты. А на очень мелководье можно использовать уравнения мелкой воды .

Если длина волны очень велика по сравнению с глубиной воды, фазовой скорости (беря предел в C , когда длина волны стремится к бесконечности) может быть аппроксимирована

c мелкий знак равно Lim λ → ∞ c знак равно грамм d . <\ displaystyle c _ <\ text > = \ lim _ <\ lambda \ rightarrow \ infty>c = <\ sqrt >.>

С другой стороны, для очень коротких длин волн поверхностное натяжение играет важную роль, и фазовая скорость этих гравитационно-капиллярных волн может (на большой глубине) быть аппроксимирована выражением

c гравитационно-капиллярный знак равно грамм λ 2 π + 2 π S ρ λ <\ displaystyle c _ <\ text > = <\ sqrt <<\ frac <2 \ pi>> + <\ frac <2 \ pi s><\ rho \ lambda>>> >>

S = поверхностное натяжение границы раздела воздух-вода; ρ <\ displaystyle \ rho> = плотность воды.

При наличии нескольких цугов волн, как это всегда бывает в природе, волны образуют группы. В глубокой воде группы движутся с групповой скоростью, которая составляет половину фазовой скорости . Следуя за одной волной в группе, можно увидеть, как волна появляется в конце группы, растет и, наконец, исчезает в передней части группы.

По мере того, как глубина воды уменьшается по направлению к берегу , это будет иметь эффект: высота волн изменяется из-за мелководья и преломления волн . По мере увеличения высоты волна может стать нестабильной, когда гребень волны движется быстрее, чем впадина . Это вызывает прибой , разбиение волн. d <\ displaystyle d>

Движение ветровых волн можно уловить с помощью устройств волновой энергии . Плотность энергии (на единицу площади) регулярных синусоидальных волн зависит от водной плотности , ускорение силы тяжести и высоты волны (который, для регулярных волн, равна удвоенной амплитуде , ): ρ <\ displaystyle \ rho> грамм <\ displaystyle g> ЧАС <\ displaystyle H> а <\ displaystyle a>

E знак равно 1 8 ρ грамм ЧАС 2 знак равно 1 2 ρ грамм а 2 . <\ displaystyle E = <\ frac <1><8>> \ rho gH ^ <2>= <\ frac <1><2>> \ rho ga ^ <2>.>

Скорость распространения этой энергии и есть групповая скорость .

Модели

Серфингистов очень интересуют прогнозы волн . Есть много веб-сайтов, которые предоставляют прогнозы качества серфинга на ближайшие дни и недели. Модели ветрового волнения основаны на более общих погодных моделях, которые предсказывают ветры и давление над океанами, морями и озерами.

Модели ветровых волн также являются важной частью изучения воздействия предложений по защите берега и питанию пляжей . Для многих пляжных зон имеется лишь отрывочная информация о волновом климате, поэтому оценка влияния ветровых волн важна для управления прибрежной средой.

Ветровую волну можно спрогнозировать на основе двух параметров: скорости ветра на высоте 10 м над уровнем моря и продолжительности ветра, который должен дуть в течение длительных периодов времени, чтобы считаться полностью сформировавшимся. Затем можно спрогнозировать значительную высоту волны и пиковую частоту для определенной длины выборки.

Сейсмические сигналы

Волны океанской воды генерируют наземные сейсмические волны, которые распространяются на сотни километров вглубь суши. Эти сейсмические сигналы обычно имеют период 6 ± 2 секунды. О таких записях впервые сообщили примерно в 1900 году.

Есть два типа сейсмических «океанских волн». Первичные волны генерируются на мелководье в результате прямого взаимодействия водной волны с сушей и имеют тот же период, что и водные волны (от 10 до 16 секунд). Более мощные вторичные волны генерируются суперпозицией океанских волн равного периода, движущихся в противоположных направлениях, таким образом, генерируя стоячие гравитационные волны — с соответствующими колебаниями давления на половине периода, которые не уменьшаются с глубиной. Теория генерации микросейсм стоячими волнами была предложена Майклом Лонге-Хиггинсом в 1950 году, после того как в 1941 году Пьер Бернар предложил эту связь со стоячими волнами на основе наблюдений.

Источник

Оцените статью