Come si formano le onde? Sulla base dei risultati vengono compilati rapporti sulle condizioni del surf e previsioni sulla formazione delle onde ricerca scientifica e modellistica meteorologica. Per scoprire quali onde si formeranno nel prossimo futuro, è importante capire come si formano.

La causa principale della formazione delle onde è il vento. onde, il modo migliore adatte per il surf, si formano a seguito dell'interazione dei venti sopra la superficie dell'oceano, lontano dalla costa. L'azione del vento è la prima fase della formazione delle onde.

Anche i venti che soffiano al largo in una particolare area possono causare onde, ma possono anche portare al deterioramento della qualità delle onde che si infrangono.

È stato riscontrato che i venti che soffiano dal mare tendono a produrre onde instabili e irregolari poiché influenzano la direzione del viaggio delle onde. I venti che soffiano dalla costa servono, in un certo senso, come una sorta di forza equilibratrice. L'onda percorre molti chilometri dalle profondità dell'oceano fino alla riva, e il vento proveniente dalla terra ha un effetto “frenante” sulla faccia dell'onda, permettendole di evitare di rompersi più a lungo.

Aree di bassa pressione = buone onde per il surf

Teoricamente, aree bassa pressione contribuiscono alla formazione di onde buone e potenti. Nelle profondità di tali aree, la velocità del vento è più elevata e le raffiche di vento formano più onde. L'attrito creato da questi venti contribuisce a creare onde potenti che viaggiano per migliaia di chilometri fino a raggiungere il loro ultimo ostacolo, le zone costiere dove vivono le persone.

Se i venti generati in zone di bassa pressione continuano a soffiare sulla superficie dell'oceano per lungo tempo, le onde diventano più intense poiché l'energia si accumula in tutte le onde risultanti. Inoltre, se i venti provenienti da aree di bassa pressione colpiscono un'area molto vasta dell'oceano, tutte le onde risultanti concentrano ancora più energia e potenza, il che porta alla formazione di onde ancora più grandi.

Dalle onde dell'oceano alle onde del surf: i fondali marini e altri ostacoli

Abbiamo già analizzato come si formano le perturbazioni nel mare e le onde da esse generate, ma dopo la “nascita” tali onde devono ancora percorrere una distanza enorme fino alla riva. Le onde che hanno origine nell'oceano devono percorrere un lungo viaggio prima di raggiungere la terra.

Durante il loro viaggio, prima ancora che i surfisti vi salgano sopra, queste onde dovranno superare altri ostacoli. L'altezza dell'onda emergente non corrisponde all'altezza delle onde che i surfisti stanno cavalcando.

Quando le onde si muovono attraverso l'oceano, sono esposte alle irregolarità del fondale marino. Quando gigantesche masse d’acqua in movimento si sollevano sul fondo del mare, totale l'energia concentrata nelle onde cambia.

Ad esempio, le piattaforme continentali lontane dalla costa offrono resistenza alle onde in movimento a causa della forza di attrito, e quando le onde raggiungono le acque costiere, dove la profondità è bassa, hanno già perso energia, forza e potenza.

Quando le onde si muovono nelle acque profonde senza incontrare ostacoli sul loro cammino, di solito si scontrano costa con grande forza. Profondità fondale marino e i loro cambiamenti nel tempo vengono studiati attraverso studi batimetrici.

Utilizzando la mappa di profondità, è facile trovare le acque più profonde e poco profonde degli oceani del nostro pianeta. Studiare la topografia del fondale marino ha Grande importanza per prevenire naufragi e navi da crociera.

Inoltre, lo studio della struttura del fondale può fornire informazioni preziose per prevedere il surf in un particolare punto di surf. Quando le onde raggiungono acque poco profonde, la loro velocità solitamente diminuisce. Nonostante ciò la lunghezza d’onda si accorcia e la cresta aumenta, con conseguente aumento dell’altezza dell’onda.

Aumentano i banchi di sabbia e la cresta delle onde

I banchi di sabbia, ad esempio, cambiano sempre la natura dei beach break. Ecco perché la qualità delle onde cambia nel tempo, nel bene e nel male. Le irregolarità sabbiose del fondale oceanico consentono la formazione di creste d'onda distinte e concentrate da cui i surfisti possono iniziare la loro scivolata.

Quando un'onda incontra un nuovo banco di sabbia, tipicamente forma una nuova cresta, poiché un tale ostacolo provoca l'innalzamento della cresta, cioè la formazione di un'onda adatta al surf. Altri ostacoli alle onde includono pennelli, navi affondate o semplicemente barriere coralline naturali o artificiali.

Le onde sono generate dal vento e mentre viaggiano sono influenzate dalla topografia del fondale marino, dalle precipitazioni, dalle maree, dalle correnti di strappo al largo della costa, dai venti locali e dalle irregolarità del fondale. Tutti questi fattori meteorologici e geologici contribuiscono alla formazione di onde adatte al surf, al kitesurf, al windsurf e al boogie surf.

Previsione delle onde: fondamenti teorici

• Le onde di lungo periodo tendono ad essere più grandi e potenti.
• Onde con breve periodo, di regola, più piccolo e più debole.
• Il periodo dell'onda è il tempo che intercorre tra la formazione di due creste ben definite.
• La frequenza delle onde è il numero di onde che passano attraverso un certo punto in un certo tempo.
• Le grandi onde si muovono velocemente.
• Le piccole onde si muovono lentamente.
• Onde intense si formano nelle zone di bassa pressione.
• Le aree di bassa pressione sono caratterizzate da tempo piovoso e nuvolosità.
• Per le regioni alta pressione caratteristica clima caldo e cieli sereni.
• Onde più grandi si formano nelle zone costiere profonde.
• Gli tsunami non sono adatti per il surf.

L'acqua dell'oceano è dentro movimento costante. Molto spesso, le persone osservano le onde sulla sua superficie. Ma in realtà, l'intero spessore dell'acqua si muove continuamente, dalla superficie agli strati più profondi.

Viene causato il movimento dell'acqua forze diverse: spaziale, atmosferico, intraterrestre (terremoti, eruzioni vulcaniche sottomarine), intraoceanico (differenze di temperatura, salinità e densità dell'acqua). Tutti i movimenti dell'acqua nell'oceano sono divisi in due tipi: onde e correnti.

La parte più alta dell'onda è la cresta, quella più bassa è il fondo. Le caratteristiche principali di un'onda sono la sua lunghezza e altezza. Determina cosa sono la lunghezza d'onda e l'altezza.

Riso. 123. Elementi d'onda

Cosa sono le onde? La parola “mare” evoca molto spesso l’immagine di onde che si infrangono sulla riva. Tuttavia, se esci in mare su una barca e avvicini la prua all'onda, noterai che le onde si limitano a sollevare e abbassare la barca, senza avvicinarla alla riva. Ciò significa che anche l'acqua su cui galleggia la barca oscilla in un punto. Di conseguenza, mentre le onde corrono lungo la superficie dell'acqua, l'acqua stessa, o meglio le sue particelle, oscillano solo su e giù (fig. 123).

Le onde sono i movimenti oscillatori dell'acqua.

Ci sono onde profonde e superficiali. Le onde profonde si formano ai confini di strati d'acqua con densità diverse. Tali onde sono comuni a qualsiasi profondità degli oceani e non sono sicure per i subacquei. sottomarini, grandi transatlantici con pescaggio profondo.

Onde superficiali si formano sotto l'influenza dei venti, dei terremoti sottomarini e delle maree.

Onde del vento. Le onde del vento nascono dall'attrito del vento sull'acqua. Quando c'è un vento debole, piccole onde - increspature - appaiono sulla superficie dell'acqua. Con un vento molto forte - una tempesta - la loro altezza può raggiungere l'altezza di un edificio a cinque piani.

Molto spesso, le tempeste si verificano nelle parti settentrionali degli oceani Pacifico e Atlantico, così come intorno all'Antartide a sud di 40° S. w. Queste latitudini sono chiamate i “ruggenti anni Quaranta”. L'altezza delle onde qui è sempre superiore a 3 m. Acque antarticheÈ stata registrata anche l'onda di tempesta più alta: 30 m.

Avvicinandosi alle rive poco profonde, le onde toccano il fondo e la loro altezza aumenta. In questo caso la cresta dell'onda si inclina in avanti e si ribalta. Ecco come si formano le onde (Fig. 124).

Riso. 124. Surfare sulla costa del mare

Le onde spazzano via le spiagge e creano fondali bassi di sabbia, ciottoli e altri sedimenti.

Quando incontra sponde ripide e profonde, l'onda colpisce la sponda alta con una forza enorme. Per colpa di grande forza L'impatto distrugge le rocce e l'alta sponda si ritira. Su tali coste vengono costruiti speciali frangiflutti per proteggere i porti e altre strutture.

L'impatto di un'onda temporalesca su una sponda ripida può essere paragonato alla forza di un'auto che viaggia a 80 km/h e colpisce un muro di cemento.

Tsunami. Durante forti terremoti sottomarini, vibrazioni la crosta terrestre trasmessa all'acqua. Allo stesso tempo, sulla superficie degli oceani si formano onde speciali: tsunami (Fig. 125). IN oceano aperto l'altezza di tali onde è piccola: 1-2 m con una lunghezza fino a 600 km. Pertanto, sono sicuri per le navi e persino quasi invisibili. Diffondendosi ad una velocità di 400-800 km/h, raggiungono la costa.

Riso. 125. Il verificarsi di uno tsunami

Quando si entra in acque poco profonde, a causa della vicinanza del fondo, l'altezza dello tsunami aumenta fino a 10-20 m in baie e baie strette - fino a 35-50 m, da cui il nome giapponese "tsunami" - ". una grande onda, allagando la baia." Prima dell’arrivo di uno tsunami, il mare si ritira a tal punto da diventare invisibile. E poi giganteschi pozzi d'acqua crollano sulla costa, spazzando via e distruggendo tutto sul loro cammino (Fig. 126).

Riso. 126. Conseguenze dello tsunami

Onde di marea (maree). Residenti coste marine Sanno bene che il livello dell'acqua nel mare sale e scende 2 volte al giorno. Quando l'acqua sale - la marea - l'acqua raggiunge la terra. Durante la bassa marea, la striscia inferiore diventa secca. La ragione del flusso e riflusso delle maree è l'attrazione delle acque oceaniche da parte della Luna e del Sole.

In mare aperto, un'onda di marea è quasi invisibile. Ma, correndo verso la riva, la allaga, ad es. si verifica la marea. Quando l'acqua sale in un punto della Terra, il suo livello scende in un altro. La marea è bassa lì.

Riso. 127. a - maree; b - basse maree

Sul lato della Terra opposto a quello in cui si trova la Luna, l'acqua sembra gonfiarsi e formare un gigantesco e dolce pozzo. Segue la Luna attorno all'intero globo.

Riso. 128. L'entità delle maree nell'oceano mondiale

L'entità delle maree dipende da vari motivi: dalla profondità e dalla forma del fondale marino, dall'altezza e dal profilo della costa. Le maree più alte si registrano al largo della costa Nord America nella baia di Fundy - 18 m. Nel nostro paese, l'altezza della marea più alta nella baia di Penzhina nel mare di Okhotsk è di 13 m (Fig. 128). Per una navigazione sicura sono necessari dati accurati sull'ora in cui si verificano e sull'altezza delle maree nei porti marittimi del mondo. Ciò si riflette in speciali tavole di marea.

Domande e compiti

1. Nomina i principali tipi di movimenti dell'acqua nell'oceano.
2. Quali sono le ragioni principali della formazione delle onde?
3. Perché le navi cercano di rifugiarsi nella baia durante una tempesta e di spingersi più in mare aperto durante uno tsunami?
4. Utilizzando la Figura 128, determina dove si trovano le maree più alte in Russia.

Non esiste mare senza onde; la sua superficie oscilla sempre. A volte si tratta solo di leggere increspature sull'acqua, a volte file di creste con allegre creste bianche, a volte onde minacciose che trasportano nuvole di spruzzi. Anche il mare più calmo “respira”. La sua superficie sembra completamente liscia e brilla come uno specchio, ma la riva è lambita da onde silenziose, appena percettibili. Questo è il moto ondoso dell'oceano, presagio di tempeste lontane. Quali sono le ragioni principali del verificarsi di questo fenomeno naturale?

Per scopi scientifici e, soprattutto, pratici, è necessario sapere tutto sulle onde: la loro altezza e lunghezza, la velocità e la portata del loro movimento, la potenza di un singolo albero e l'energia del mare agitato. È necessario conoscere la profondità alla quale si avverte ancora il movimento ondoso dell'acqua e l'altezza degli schizzi lanciati dalle onde.

Misurazioni della prima onda mar Mediterraneo realizzato nel 1725 dallo scienziato italiano Luigi Marsigli. A cavallo tra il XVIII e il XIX secolo, osservazioni regolari di onde del mare e le loro misurazioni furono effettuate durante lunghi viaggi attraverso l'Oceano Mondiale dai capitani russi I. Krusenstern, O. Kotzebue e V. Golovin. Questi navigatori e scienziati dovevano accontentarsi di limitazioni capacità tecniche di quel tempo e sviluppare e applicare metodi di ricerca stessi.

Oggigiorno le onde vengono studiate utilizzando strumenti complessi e molto precisi che funzionano automaticamente e forniscono informazioni sotto forma di colonne di dati digitali già pronti.

Il modo più semplice per misurare le onde è vicino alla riva in un luogo poco profondo. Per fare ciò, basta inserire un'asta del piede nel fondo. Con un cronometro in mano e taccuino, è facile scoprire l'altezza dell'onda e il tempo che intercorre tra l'avvicinamento di due onde. Utilizzando più di questi misurini è possibile anche determinare la lunghezza d'onda e quindi calcolarne la velocità. In alto mare le cose diventano molto più complicate. A tale scopo è necessario costruire una struttura complessa costituita da un grande galleggiante, che viene affondato ad una certa profondità e fissato su un lungo cavo mediante un'ancora fissa. Il galleggiante sommerso funge da luogo per fissare lo stesso righello di misurazione.

Le letture di un'installazione del genere non sono molto precise; inoltre presenta un altro notevole inconveniente: l'osservatore deve essere sempre vicino al palo, mentre le onde e il vento tendono a spostare la sua nave di lato. Ai tempi della flotta velica, era praticamente impossibile mantenere la nave ferma in un posto, e quindi l'altezza delle onde veniva misurata durante il movimento. A questo scopo, l'albero di una delle due navi partecipanti alle misurazioni, che si susseguivano a breve distanza, è stato trasformato in un righello di misurazione. L'osservatore, in piedi a poppa della nave principale, osservò come la cresta copriva da lui l'albero della seconda nave, e così valutò l'altezza dell'onda.

All'inizio del XX secolo, l'altezza delle onde cominciò a essere misurata utilizzando un barometro (altimetro) molto sensibile. Questo dispositivo registra con precisione la salita e la caduta della nave tra le onde, ma purtroppo rileva anche tutti i tipi di interferenze, in particolare i cambiamenti della pressione barometrica, che si verificano rapidamente e si ripetono ripetutamente in caso di vento forte.

I manometri posizionati sul fondo reagiscono in modo molto più accurato ai disturbi. Al passaggio dell'onda, la pressione sopra il dispositivo cambia e i segnali vengono trasmessi tramite cavi alla terra o registrati direttamente sul fondo da un registratore. È vero, in questo modo è possibile misurare l'altezza delle onde solo in acque poco profonde, dove la profondità è paragonabile all'altezza delle onde. A grandi profondità, secondo la legge di Pascal, la pressione si livella e con l'aumentare della profondità dipende sempre meno dall'altezza delle onde.

Dati sulle onde molto accurati e vari si ottengono elaborando fotografie stereoscopiche della superficie dell'oceano. Per fare ciò, due telecamere che funzionano in modo sincrono vengono posizionate su diversi alberi di una nave, sulle estremità delle ali di un aereo che vola basso sul mare o anche su due aerei che volano su una rotta parallela. Attraverso l'elaborazione fotogrammetrica delle immagini, il rilievo del mare viene restituito al momento della fotografia. Sembra una foto di onde ghiacciate. Su questo modello paradossale di un mare turbolento ma immobile vengono effettuate tutte le misurazioni necessarie.

La principale forza che causa disturbi è il vento. Con tempo calmo, soprattutto al mattino, la superficie del mare sembra uno specchio. Ma non appena si alza anche il vento più debole, in esso sorgono turbolenze dovute all'attrito dell'aria sulla superficie dell'acqua. Come risultato della formazione di vortici su una superficie dell'acqua liscia, la pressione diventa irregolare, il che porta alla sua distorsione: compaiono increspature. Dietro le cime delle increspature, il processo di formazione dei vortici si intensifica e alla fine porta alla formazione di onde che si propagano nella direzione del vento.

Un vento debole disturba solo il più sottile strato d'acqua; il processo ondulatorio è determinato dalla tensione superficiale. Quando il vento aumenta, quando la lunghezza delle onde raggiunge circa 17 millimetri, la resistenza della tensione superficiale viene vinta e le onde diventano gravitazionali. In questo caso il vento deve lottare contro la forza di gravità. Se il vento si trasforma in tempesta, le onde raggiungono dimensioni gigantesche.

Molto tempo dopo che il vento si è calmato, il mare continua a gonfiarsi, formando onde. Le onde del vento si trasformano in mareggiate anche quando si spostano al di fuori dell'area in cui infuria l'uragano. Le onde basse e lunghe sono invisibili in mare aperto. Avvicinandosi alle secche, diventano più alte e più corte, formando una potente risacca vicino alla riva. In una vasta zona dell’oceano infuria sempre qua e là una tempesta. Le onde del maremoto si diffondono da esso in tutte le direzioni su una distanza enorme, e quindi il moto ondoso dell'oceano non si ferma mai.

Quando le correnti d'aria fluiscono attorno alla superficie dell'onda, si formano gli infrasuoni, che l'accademico V. Shuleikin chiamava "la voce del mare". Gli infrasuoni, originati al di sopra delle onde a seguito della rottura dei vortici provenienti dalle creste delle onde, si propagano nell'aria alla velocità del suono, cioè più velocemente delle onde. A causa della sua bassa frequenza, la “voce del mare” viene debolmente assorbita dall'atmosfera e può essere rilevata a grande distanza da appositi strumenti. Questi segnali infrasuoni servono come avvertimento di una tempesta in arrivo.

L'altezza delle onde in mare aperto può raggiungere valori notevoli e dipende, come già detto, dalla velocità del vento. L'onda più alta che potrebbe essere misurata oceano Atlantico, risultò pari a 18,3 metri.

Nel 1956 nella parte sud-occidentale l'oceano Pacifico Sulla nave sovietica Ob, che effettua regolarmente viaggi scientifici in Antartide, sono state registrate anche onde alte 18 metri. I tifoni dell'Oceano Pacifico contengono onde enormi di trenta metri di altezza.

A una persona in piedi sul ponte di una nave in un mare in tempesta, le onde sembrano molto ripide, sospese come muri. In effetti sono piatti. Tipicamente la lunghezza d'onda è 30-40 volte maggiore della sua altezza, solo in rari casi il rapporto tra l'altezza dell'onda e la sua lunghezza è 1:10. Pertanto, la massima pendenza delle onde in mare aperto non supera i 18 gradi.

La lunghezza delle onde di tempesta non supera i 250 metri. In base a ciò, la loro velocità di diffusione raggiunge i 60 chilometri all'ora. Le onde alte, come quelle più lunghe (fino a 800 metri o più), rotolano a una velocità di circa 100 chilometri all'ora, e talvolta anche più velocemente.

Va tenuto presente che a questa velocità gigantesca non si muove massa d'acqua, che forma un'onda, ma solo la sua forma, più strettamente, l'energia dell'onda. Una particella d'acqua in un mare agitato non compie movimenti traslatori, ma oscillatori. Inoltre, oscilla in due direzioni contemporaneamente. Nel piano verticale le sue fluttuazioni si spiegano con la differenza di livello tra la cresta dell'onda e la sua base. Si presentano sotto l'influenza forze gravitazionali. Ma poiché quando la cresta si abbassa al livello della suola, l'acqua viene compressa ai lati, e quando si alza ritorna al suo posto originale, la particella d'acqua esegue involontariamente anche movimenti oscillatori sul piano orizzontale. La combinazione di entrambi i movimenti porta al fatto che le particelle d'acqua si muovono effettivamente su orbite circolari, il cui diametro in superficie è uguale all'altezza dell'onda. Più precisamente, descrivono spirali, poiché sotto l'influenza del vento anche l'acqua riceve un movimento in avanti, a causa del quale, come si è detto, si formano le correnti marine.

Solo la velocità di movimento delle particelle nelle orbite supera significativamente la velocità di movimento dei centri di queste orbite nella direzione del vento.

I movimenti oscillatori delle particelle d'acqua diminuiscono rapidamente con la profondità. Quando l'altezza dell'onda è di 5 metri ( altezza media onde durante una tempesta) e la lunghezza è di 100 metri, quindi a una profondità di 1-2 metri il diametro dell'orbita dell'onda delle particelle d'acqua è di 2,5 metri e a una profondità di 100 metri è di soli 2 centimetri.

Le onde corte e ripide disturbano le acque profonde meno delle onde lunghe e piatte. Più lunga è l'onda, più profondo è il suo movimento. A volte i pescatori che sistemavano le loro trappole per aragoste nel Canale della Manica a una profondità di 50-60 metri le trovavano con pietre da mezzo chilo dopo una tempesta. È chiaro che non si trattava di scherzi delle aragoste: i sassi vengono fatti rotolare nella trappola dalle onde profonde. In alcune fotografie subacquee si possono osservare increspature della sabbia sul fondale fino a una profondità di 180 metri, risultanti da movimenti oscillatori strati inferiori d'acqua. Ciò significa che anche a tale profondità si avverte ancora il disturbo della superficie dell'oceano.

Sotto l'influenza del vento, negli strati superficiali del mare si accumula un'enorme quantità di energia che non è stata ancora utilizzata.

Onde di tempesta alte 5 metri e lunghe 100 metri ad ogni metro della loro cresta sviluppano una potenza di oltre tremila kilowatt, e l'energia di un chilometro quadrato di mare in tempesta si misura in miliardi di kilowatt al secondo. Se si trova un modo per utilizzare l'energia del movimento ondoso dell'oceano, l'umanità si libererà per sempre della minaccia della crisi energetica. Nel frattempo, questa forza formidabile non porta altro che guai alle persone. Riguarda per niente su sciocchezze come il mal di mare, anche se molti di coloro che l'hanno sperimentato non condividono questa opinione. Le onde della tempesta, anche quelle molto dolci, rappresentano un pericolo formidabile per le moderne navi oceaniche, il cui rollio durante il rollio raggiunge una grandezza tale che la nave può capovolgersi.

Ci sono innumerevoli esempi di questo. L. Titov nel suo libro "Onde di vento sugli oceani e sui mari" fornisce dati sulle vittime inghiottite dal mare dal 5 all'8 dicembre 1929.

Per quattro giorni, una tempesta di forza 10-12 ha imperversato al largo delle coste europee. Il primo giorno, un'onda enorme rovesciò il piroscafo Duncan con un dislocamento di 2.400 tonnellate al largo delle coste dell'Inghilterra. Quindi un bacino galleggiante con un dislocamento di 11mila tonnellate fu inondato dalle onde e affondò al largo delle coste olandesi. Nelle onde del Canale della Manica, due navi a vapore con un dislocamento di 5 e 8 mila tonnellate affondarono con tutto il loro equipaggio, il piroscafo inglese Volumnia con un dislocamento di 6.600 tonnellate, così come diverse dozzine di altre piccole navi, perirono con tutto il loro equipaggio . Anche gli enormi transatlantici furono gravemente danneggiati.

Con un tempo simile, a volte anche i marinai abituati alle fatiche del mare non lo sopportano, si può immaginare com'è per i passeggeri comuni, delle cui esperienze Rudyard Kipling ha parlato molto bene: “Se c'è oscurità verde nel vetro; la cabina, e gli spruzzi volano su fino ai camini, e si alza ogni minuto, poi si chinano, poi a poppa, e il servitore che versa la zuppa cade improvvisamente nel cubo, se il ragazzo non è vestito la mattina, non è lavato e la sua tata è giace come un sacco sul pavimento, e la testa di sua madre si spezza dal dolore, e nessuno ride, beve o mangia, - allora capiamo cosa significano le parole: quaranta Nord, cinquanta Ovest!"

Molte navi d'alto mare sono ora dotate di stabilizzatori. Se necessario, dalla parte subacquea dello scafo si estendono quattro ali, simili a pinne di pesce. I misuratori a rulli sono installati in diversi punti della nave e le loro letture vengono inviate tramite cavi a uno speciale dispositivo informatico che controlla il movimento degli aliscafi. Non appena la nave si inclina leggermente di lato, le ali iniziano a muoversi. Obbedendo ai segnali, ciascuno di essi ruota di un certo angolo e le loro azioni congiunte allineano la posizione del corpo.

Il funzionamento degli stabilizzatori rallenta leggermente la velocità, ma non consente alla nave di cadere da un lato all'altro, anche se, sfortunatamente, non impediscono il beccheggio.

Nella pratica della navigazione, fin dall'antichità si utilizzava una tecnica abbastanza semplice ma molto corretta per calmare il mare in tempesta. È noto che un liquido oleoso versato in mare si diffonde istantaneamente sulla superficie e leviga le onde, riducendone anche l'altezza. Il grasso animale, come il grasso di balena, produce i migliori risultati. Gli oli vegetali e minerali meno viscosi sono molto più deboli.

Il meccanismo dell'effetto dei liquidi oleosi sulle onde è stato svelato dall'accademico V. Shuleikin. Ha scoperto che anche un sottile strato di pellicola d'olio assorbe una parte significativa dell'energia dei movimenti oscillatori dell'acqua.

Per lo stesso motivo, l'eccitazione diminuisce in caso di forti piogge o grandinate, così come in zona ghiaccio galleggiante. Ghiaccio, grandine e gocce di pioggia ritardare i movimenti orbitali delle particelle d'acqua e "dissetare" l'eccitazione. Attualmente, a causa della necessità di prendersi cura della pulizia dell’oceano, non si pratica più il versamento di barili di petrolio in mare.

Le onde portano a riva molti guai, trasformandosi a volte in veri e propri disastri. Anche moli, dighe e frangiflutti non sempre proteggono i porti. Chiudono in modo affidabile l'ingresso a onde di tempesta relativamente brevi, ma dolci onde con un'altezza di soli 30-40 centimetri penetrano senza ostacoli nel porto, e quindi tutta l'acqua al suo interno inizia a muoversi. Le navi all'ancora iniziano a contrarsi in modo casuale, girano gli scafi trasversalmente o controvento e si scontrano tra loro. E quelli che stanno al molo stanno strappando le cime di ormeggio.

Quando l'onda si avvicina alla riva, cambia forma e altezza mentre inizia a "sentire" il fondale. Da questo momento in poi il suo versante anteriore diventa sempre più ripido, diventa completamente verticale, ed infine la cresta comincia a pendere in avanti e cade sulle secche in una cascata di spruzzi e schiuma.

A grandi profondità, notevoli masse d'acqua sono coinvolte nel processo ondoso, anche quando l'onda non è molto alta. Quando un'onda di questo tipo entra in acque poco profonde, la massa dell'acqua diminuisce, ma l'energia, se trascuriamo le perdite per attrito, rimane la stessa, mentre l'ampiezza dell'onda dovrebbe aumentare. Le particelle d'acqua che formano l'onda, quando si avvicinano alla riva, cambiano l'orbita del loro movimento: da circolare diventa gradualmente ellittica con un grande asse orizzontale. Nella parte inferiore, queste ellissi diventano così allungate che le particelle d'acqua iniziano a muoversi orizzontalmente avanti e indietro, portando con sé sabbia e pietre. Chiunque abbia nuotato durante il surf sa quanto dolorosamente queste pietre colpiscano le gambe. Se le onde sono abbastanza forti, portano con sé massi che possono far cadere una persona.

Anche le persone a terra possono finire nei guai. Nel 1938, le onde degli uragani spazzarono via per sempre circa 600 persone dalle coste dell'Inghilterra. Nel 1953 in Olanda morirono 1.500 persone in circostanze simili.

Conseguenze non meno tragiche sono causate dalle cosiddette singole onde bariche che si presentano a seguito di un forte calo pressione atmosferica. Dopo aver percorso diverse centinaia o addirittura migliaia di chilometri dal luogo di origine, un'onda simile colpisce improvvisamente la riva, spazzando via tutto sul suo cammino. Nel 1900, un'unica ondata che colpì la costa dello stato nordamericano del Texas, nella sola città di Galveston, trasportò in mare 6mila persone. La stessa ondata nel 1932 uccise 2.500 persone, più della metà dei residenti della piccola città cubana di Santa Cruz del Sur. Nel settembre del 1935, un'onda di pressione alta 9 metri si abbatté sulla costa della Florida, provocando la morte di 400 persone.

È noto da tempo che l'uomo può sfruttare a proprio vantaggio anche le forze più formidabili della natura. Sì, residenti Isole Hawaii, avendo capito la natura delle onde ondulate del surf, è riuscito a "cavalcarle". Di ritorno dalla pesca, si avvicinano alla zona dei frangenti, posizionano abilmente la barca sulla cresta dell'onda, che in pochi minuti li porta a riva.

Anche il wave riding è un antico sport nazionale degli isolani. Uno sci nautico è costituito da una tavola larga, lunga due metri, con bordi arrotondati. Il nuotatore si sdraia su di esso e rema con le mani verso il mare. È molto difficile superare l'impennata in questo modo, ma i residenti locali conoscono bene i luoghi delle cosiddette correnti di strappo e le usano abilmente.

Le correnti di risacca sono un sottoprodotto delle onde, causando un leggero aumento del livello dell'acqua vicino alla riva. L'acqua accumulata tende a ritornare verso il mare, ma il suo deflusso è impedito dall'arrivo di nuove onde. Ciò non può continuare indefinitamente; prima o poi le acque impetuose vengono rotte in alcuni punti dalle onde del surf e si precipitano verso di loro in un flusso veloce e stretto in mare aperto.

Un nuotatore inesperto, preso da una corrente di strappo e vedendosi portato via dalla riva, cerca di nuotare verso di lui, ma presto si stanca e diventa facilmente vittima del mare. Intanto è molto facile scappare; per fare questo basta nuotare per pochi metri non fino alla riva, ma lungo di essa ed uscire dalla zona pericolosa.

Gli atleti sulle tavole nelle correnti di risacca superano in pochi minuti i frangenti e tornano indietro. Dopo aver colto il momento in cui la cresta dell'onda che crolla comincia a crescere, ricoprendosi di schiuma bianca, il coraggioso nuotatore si precipita verso di essa e si ferma sulla tavola in tutta altezza. Controllando abilmente la sua attrezzatura sportiva, si precipita rapidamente sulla cresta dell'onda, circondato da flussi di schiuma ribollente. Questo sport ha messo radici anche in Australia, dove i nuotatori a bordo non solo si divertono, ma hanno salvato molte persone che sono state attaccate dagli squali o hanno iniziato ad annegare.

introduzione

Non esiste mare senza onde; la sua superficie oscilla sempre. A volte si tratta solo di leggere increspature sull'acqua, a volte file di creste con allegre creste bianche, a volte onde minacciose che trasportano nuvole di spruzzi. Anche il mare più calmo “respira”. La sua superficie sembra completamente liscia e brilla come uno specchio, ma la riva è lambita da onde silenziose, appena percettibili. Questo è il moto ondoso dell'oceano, presagio di tempeste lontane. Quali sono le ragioni principali della formazione delle onde e in che modo le onde del mare influenzano una persona e le sue attività?

Rilevanza questa edizione aumenta costantemente, in proporzione allo sviluppo della civiltà umana e allo sviluppo degli spazi marini.

Questo lavoro ha lo scopo di aiutare a risolvere i problemi relativi ai processi ondosi e di descrivere nel modo più dettagliato possibile tutto ciò che è connesso ad essi, la loro natura e attività.

Tipologie di perturbazioni marine

I disturbi del mare possono essere suddivisi in diversi tipi. Queste tipologie si distinguono in base alle caratteristiche di ciascuna di esse.

Classificazione delle onde

Esistono molte classificazioni delle onde, diverse tra loro natura fisica, secondo uno specifico meccanismo di distribuzione, secondo il mezzo di distribuzione, ecc.

In base alla natura delle forze che formano le onde, le onde si dividono in 2 tipi: libere e forzate.

Le onde libere non sono direttamente influenzate dalle forze che le provocano, ma sono eccitate da perturbazioni iniziali o di contorno. A seconda della natura della forza perturbatrice si distinguono i seguenti sottotipi di onde libere:

onde del vento causate dal disturbo iniziale - azione della tensione del vento;

onde sismiche causate da terremoti sottomarini ed eruzioni vulcaniche (tsunami);

onde causate dall’instabilità dinamica delle correnti su larga scala.

Le onde forzate sono sotto l’influenza diretta delle forze che le provocano. Si dividono in 3 sottotipi:

onde del vento eccitate dall'azione del vento sulla superficie dell'acqua;

onde bariche eccitate da un gradiente di pressione atmosferica (vedi Onde Anemobariche 1);

onde di marea eccitate dalle forze di marea della Luna e del Sole.

A seconda della stratificazione delle acque, tutte le onde si dividono in 2 tipologie: superficiali e interne.

Le onde superficiali hanno un'ampiezza massima sulla superficie libera e le loro caratteristiche non dipendono dalla stratificazione dell'acqua per densità. Con l'aumentare della profondità, l'ampiezza di tali onde diminuisce secondo una legge prossima all'esponenziale. Le forze di galleggiamento svolgono un ruolo significativo nella formazione delle onde interne; le caratteristiche di queste onde dipendono in modo significativo dalla stratificazione e dalla stabilità verticale delle acque. L'ampiezza delle onde interne è inversamente proporzionale al gradiente verticale della densità dell'acqua.

Onde anemobariche - Onde gravitazionali lunghe forzate o gravitazionali inerziali che si verificano sotto l'influenza del vento e della pressione atmosferica. Possono essere progressivi o permanenti. I periodi delle onde anemobariche vanno da alcuni minuti a un giorno, l'altezza in mare aperto non supera 1 m. zona costiera le onde lunghe di origine anemobarica contribuiscono in modo significativo alle mareggiate, portando talvolta a inondazioni catastrofiche.

A seconda del grado di partecipazione alla formazione delle onde superficiali e interne di gravità e delle forze causate dalla rotazione e dalla sfericità della Terra, si distinguono classi di onde. La divisione in classi si basa sul rapporto tra il periodo delle onde T e il periodo delle oscillazioni inerziali Тр = р/шsinт, dove у è la velocità angolare di rotazione terrestre; c-geogr. latitudine del luogo. Si distinguono le seguenti classi di onde:

gravitazionale, nella cui formazione le forze di gravità giocano un ruolo dominante (T<

inerziale-gravitazionale, per la cui formazione sono essenziali sia la gravità che la forza deviante della rotazione terrestre (T<Тp);

inerziale, o giroscopico, nella cui formazione la forza dominante è la forza di Coriolis (T = Tp);

planetarie (cosiddette onde di Rossby), causate dall'effetto combinato di rotazione e sfericità della Terra (T>>Tr).

Non si distingue la classe delle onde inerziali nelle onde interne, poiché si propagano prevalentemente nel piano orizzontale e non dipendono dalla stratificazione delle acque. Nelle classi delle onde di gravità superficiali e interne, si distinguono i tipi: onde corte, la cui lunghezza è significativamente inferiore alla profondità del mare, e onde lunghe o onde di acque poco profonde, la cui lunghezza è molto maggiore della profondità del mare.

Nella classe delle onde planetarie, le onde corte e lunghe vengono divise in base al rapporto tra la lunghezza d'onda e la lunghezza della piscina. Quando questo rapporto è piccolo le onde sono corte, quando è alto le onde sono lunghe.

Nelle classi della gravità inerziale e delle onde inerziali non si distinguono i tipi.

Infine, in base alla natura della loro propagazione, le onde si dividono in progressive (progressive o, come vengono anche chiamate, viaggianti) e stazionarie. Le onde traslazionali (ad esempio le onde del vento) hanno un movimento di forma visibile. Le persone in piedi non hanno tale movimento. In condizioni oceaniche reali, le onde osservate sono una combinazione complessa di sistemi di onde libere e forzate, stazionarie e dirette di varia origine. La natura dei processi ondosi è particolarmente complicata nelle zone costiere a causa dell'influenza della topografia del fondale e delle coste, della riflessione, della diffrazione e della rifrazione delle onde marine.

L'onda è una forma di movimento periodico e in continuo cambiamento in cui le particelle d'acqua oscillano attorno alla loro posizione di equilibrio.

Se per qualche motivo le particelle d'acqua vengono rimosse dalla posizione di equilibrio, sotto l'influenza della gravità cercheranno di ripristinare l'equilibrio disturbato. In questo caso, ciascuna particella d'acqua eseguirà un movimento oscillatorio rispetto alla posizione di equilibrio, senza muoversi insieme alla forma visibile del moto ondoso.

Le onde possono formarsi sotto l'influenza di vari motivi (forze). A seconda dell'origine, cioè delle cause che le hanno provocate, si distinguono i seguenti tipi di onde marine.

1. Onde di attrito (o onde di attrito). Queste onde includono principalmente le onde del vento, che si formano quando il vento agisce sulla superficie del mare. Tra queste rientrano anche le cosiddette onde interne, o profonde, che si formano in profondità quando uno strato d'acqua di una densità si sposta su uno strato d'acqua di un'altra densità.

La ricerca ha stabilito che se un altro liquido di densità diversa si muove su un liquido di una densità, si formano onde sulla superficie che separano entrambi i liquidi. La dimensione di queste onde dipende dalla differenza nella velocità di movimento dei liquidi l'uno rispetto all'altro e dalla differenza di densità dei due mezzi. Ciò vale anche nel caso del movimento dell'aria sull'acqua. Questo è il motivo per cui le onde sorgono sia nelle profondità dell'oceano che negli strati alti dell'atmosfera, se c'è un movimento simile di due masse d'acqua o d'aria di diversa densità.

1. Le onde bariche si verificano quando la pressione atmosferica fluttua. Le fluttuazioni della pressione atmosferica provocano l'innalzamento e l'abbassamento delle masse d'acqua, in cui le particelle d'acqua si sforzano di occupare nuove posizioni di equilibrio, ma, una volta raggiunte, eseguono movimenti oscillatori per inerzia.


2. Le onde di marea si verificano sotto l'influenza del fenomeno del flusso e riflusso delle maree.


3. Le onde sismiche si formano durante i terremoti e le eruzioni vulcaniche. Se la fonte di un terremoto si trova sott'acqua o vicino alla riva, le vibrazioni vengono trasmesse alle masse d'acqua, provocando in esse onde sismiche, chiamate anche tsunami.


4. Seiches. Nei mari, nei laghi e nei bacini artificiali, oltre alle vibrazioni delle particelle d'acqua sotto forma di onde traslazionali, si osservano spesso vibrazioni periodiche delle particelle d'acqua solo nella direzione verticale. Tali onde sono chiamate sesse. Durante le sesse, si verificano vibrazioni, di natura simile alle vibrazioni, in una nave che oscilla periodicamente. Il tipo più semplice di sessa si verifica quando il livello dell'acqua sale su un bordo del bacino e contemporaneamente scende sull'altro. In questo caso, al centro del serbatoio c'è una linea lungo la quale le particelle d'acqua non hanno movimenti verticali, ma si muovono orizzontalmente. Questa linea è chiamata nodo seiche. Le seiche più complesse sono quelle a due, tre nodi, ecc.

Le sequestri possono verificarsi per vari motivi. Un vento che soffia sul mare per qualche tempo nella stessa direzione produce un'ondata d'acqua sulla costa sottovento. Con la cessazione del vento iniziano immediatamente le fluttuazioni di livello simili alla sessa. Lo stesso fenomeno può verificarsi sotto l'influenza delle differenze di pressione atmosferica in diversi punti del bacino idrico. Le fluttuazioni Senche del livello del mare sono create dalle vibrazioni sismiche in bacini molto piccoli (in un porto, in un secchio, ecc.). Le sesse possono verificarsi durante il passaggio delle navi.