Kā veidojas viļņi? Balstoties uz rezultātiem, tiek apkopoti sērfošanas stāvokļa ziņojumi un viļņu veidošanās prognozes zinātniskie pētījumi un laikapstākļu modelēšana. Lai noskaidrotu, kādi viļņi veidosies tuvākajā nākotnē, ir svarīgi saprast, kā tie veidojas.

Galvenais viļņu veidošanās cēlonis ir vējš. viļņi, vislabākajā iespējamajā veidā piemērotas sērfošanai, veidojas vēju mijiedarbības rezultātā virs okeāna virsmas, prom no krasta. Vēja darbība ir pirmais viļņu veidošanās posms.

Vēji, kas pūš jūrā noteiktā apgabalā, var izraisīt arī viļņus, taču tie var izraisīt arī viļņu plīšanas kvalitātes pasliktināšanos.

Ir konstatēts, ka vēji, kas pūš no jūras, mēdz radīt nestabilus un nevienmērīgus viļņus, jo tie ietekmē viļņu pārvietošanās virzienu. Vēji, kas pūš no krasta, savā ziņā kalpo kā savdabīgs līdzsvarojošs spēks. Vilnis no okeāna dzīlēm līdz krastam virzās daudzus kilometrus, un vējam no sauszemes ir “bremzējoša” iedarbība uz viļņa virsmu, ļaujot tam izvairīties no ilgāka lūšanas.

Zema spiediena zonas = labi viļņi sērfošanai

Teorētiski apgabali zems spiediens veicina labu, spēcīgu viļņu veidošanos. Šādu apgabalu dziļumos vēja ātrums ir lielāks un vēja brāzmas veido vairāk viļņu. Šo vēju radītā berze palīdz radīt spēcīgus viļņus, kas ceļo tūkstošiem kilometru, līdz tie sasniedz savus pēdējos šķēršļus, piekrastes apgabalus, kur dzīvo cilvēki.

Ja zema spiediena apgabalos radītie vēji turpina pūst uz okeāna virsmu ilgu laiku, viļņi kļūst intensīvāki, jo enerģija uzkrājas visos radušos viļņos. Turklāt, ja vēji no zema spiediena apgabaliem ietekmē ļoti lielu okeāna apgabalu, tad visi radušies viļņi koncentrē vēl vairāk enerģijas un jaudas, kas noved pie vēl lielāku viļņu veidošanās.

No okeāna viļņiem līdz sērfošanas viļņiem: jūras dibens un citi šķēršļi

Jau esam analizējuši, kā veidojas traucējumi jūrā un to radītie viļņi, taču pēc “piedzimšanas” tādiem viļņiem līdz krastam vēl ir jāmēro milzīgs attālums. Viļņiem, kuru izcelsme ir okeānā, ir jāiet ilgs ceļojums, pirms tie sasniedz zemi.

Ceļojuma laikā, pirms sērfotāji uz tiem uzkāps, šiem viļņiem būs jāpārvar citi šķēršļi. Jaunā viļņa augstums neatbilst viļņu augstumam, ar kuriem brauc sērfotāji.

Viļņiem pārvietojoties pa okeānu, tie tiek pakļauti nelīdzenumiem jūras gultnē. Kad gigantiskas kustīgas ūdens masas pārvar kāpumus jūras gultnē, kopējais daudzums mainās viļņos koncentrētā enerģija.

Piemēram, kontinentālie šelfi, kas atrodas tālu no krasta, piedāvā pretestību kustīgiem viļņiem berzes spēka dēļ, un laikā, kad viļņi sasniedz piekrastes ūdeņus, kur dziļums ir neliels, tie jau ir zaudējuši savu enerģiju, spēku un spēku.

Kad viļņi pārvietojas dziļos ūdeņos, nesastopoties ar šķēršļiem, tie parasti ietriecas piekrastes līnija ar lielu spēku. Dziļumi okeāna dibens un to izmaiņas laika gaitā tiek pētītas, izmantojot batimetriskos pētījumus.

Izmantojot dziļuma karti, ir viegli atrast mūsu planētas okeānu dziļākos un seklākos ūdeņus. Pētot jūras gultnes topogrāfiju, ir liela vērtība lai novērstu kuģu vrakus un kruīzu lainerus.

Turklāt dibena struktūras izpēte var sniegt vērtīgu informāciju, lai prognozētu sērfošanu noteiktā sērfošanas vietā. Kad viļņi sasniedz seklu ūdeni, to ātrums parasti samazinās. Neskatoties uz to, viļņa garums saīsinās un virsotne palielinās, kā rezultātā palielinās viļņu augstums.

Smilšu sēkļi un viļņu virsotne palielinās

Piemēram, smilšu sēkļi vienmēr maina pludmales pārtraukumu raksturu. Tāpēc viļņu kvalitāte laika gaitā mainās uz labu vai sliktāku. Smilšaini nelīdzenumi okeāna dibenā ļauj veidoties izteiktām, koncentrētām viļņu virsotnēm, no kurām sērfotāji var sākt slīdēšanu.

Kad vilnis sastopas ar jaunu smilšu joslu, tas parasti veido jaunu virsotni, jo šāds šķērslis izraisa virsotnes pacelšanos, tas ir, sērfošanai piemērotu viļņu veidošanos. Citi šķēršļi viļņiem ir cirkšņi, nogrimuši kuģi vai vienkārši dabiski vai mākslīgi rifi.

Viļņus ģenerē vējš, un tos virzot ietekmē jūras gultnes topogrāfija, nokrišņi, plūdmaiņas, krastu plīsuma straumes, vietējie vēji un grunts nelīdzenumi. Visi šie laikapstākļi un ģeoloģiskie faktori veicina sērfošanai, kaitsērfingam, vindsērfingam un boogie sērfošanai piemērotu viļņu veidošanos.

Viļņu prognozēšana: teorētiskie pamati

• Ilgtermiņa viļņi mēdz būt lielāki un jaudīgāki.
• Viļņi ar īss periods, kā likums, mazāks un vājāks.
• Viļņu periods ir laiks starp divu skaidri definētu virsotņu veidošanos.
• Viļņu frekvence ir viļņu skaits, kas šķērso noteiktu punktu noteiktā laikā.
• Lieli viļņi virzās ātri.
• Mazie viļņi kustas lēni.
• Zema spiediena zonās veidojas intensīvi viļņi.
• Zema spiediena zonas raksturo lietains laiks un mākoņainība.
• Reģioniem augsts spiediens raksturīgs silts laiks un skaidras debesis.
• Lielāki viļņi veidojas dziļās piekrastes zonās.
• Cunami nav piemēroti sērfošanai.

Okeāna ūdens ir iekšā pastāvīga kustība. Visbiežāk cilvēki novēro viļņus uz tās virsmas. Bet patiesībā viss ūdens biezums pārvietojas nepārtraukti – no virsmas līdz dziļākajiem slāņiem.

Tiek izraisīta ūdens kustība dažādi spēki: kosmosa, atmosfēras, intraterrestriāla (zemestrīces, zemūdens vulkānu izvirdumi), iekšokeāna (temperatūras, sāļuma un ūdens blīvuma atšķirības). Visas ūdens kustības okeānā ir sadalītas divos veidos - viļņos un straumēs.

Viļņa augstākā daļa ir virsotne, zemākā ir apakšdaļa. Galvenās viļņa īpašības ir tā garums un augstums. Nosakiet, kāds ir viļņa garums un augstums.

Rīsi. 123.Viļņu elementi

Kas ir viļņi? Vārds “jūra” visbiežāk rada priekšstatu par viļņiem, kas ripo uz krastu. Taču, izejot jūrā ar laivu un pieliekot tās priekšgalu pie viļņa, pamanīsit, ka viļņi laivu tikai paceļ un nolaiž, netuvinot to krastam. Tas nozīmē, ka vienā vietā šūpojas arī ūdens, uz kura peld laiva. Līdz ar to, kamēr viļņi skrien pa ūdens virsmu, pats ūdens, pareizāk sakot, tā daļiņas svārstās tikai uz augšu un uz leju (123. att.).

Viļņi ir ūdens svārstības.

Ir dziļi un virszemes viļņi. Dziļi viļņi rodas pie dažāda blīvuma ūdens slāņu robežām. Šādi viļņi ir izplatīta parādība jebkurā okeāna dziļumā, tie nav droši nirējiem, zemūdenes, lieli okeāna laineri ar dziļu iegrimi.

Virszemes viļņi veidojas vēju, zemūdens zemestrīču un plūdmaiņu ietekmē.

Vēja viļņi. Vēja viļņi rodas no vēja berzes pret ūdeni. Kad ir vājš vējš, ūdens virspusē parādās nelieli viļņi - viļņi. Ļoti stiprā vējā – vētrā – to augstums var sasniegt piecstāvu ēkas augstumu.

Visbiežāk vētras notiek Klusā okeāna un Atlantijas okeāna ziemeļu daļā, kā arī ap Antarktīdu uz dienvidiem no 40° S. w. Šos platuma grādus sauc par "rūcošajiem četrdesmitajiem". Viļņu augstums šeit vienmēr ir lielāks par 3 m. Antarktikas ūdeņi Tika fiksēts arī augstākais vētras vilnis - 30 m.

Tuvojoties lēzenajiem seklajiem krastiem, viļņi pieskaras dibenam un palielinās to augstums. Šajā gadījumā viļņu virsotne noliecas uz priekšu un apgāžas. Tādā veidā rodas sērfs (124. att.).

Rīsi. 124. Sērfot jūras piekrastē

Sērfošana izskalo pludmales un veido smilšu, oļu un citu nogulumu seklumus.

Sastopoties ar stāviem, dziļiem krastiem, vilnis ar milzīgu spēku skar augstajā krastā. Sakarā ar liels spēks Trieciens iznīcina akmeņus un augstais krasts atkāpjas. Šādos krastos cilvēki būvē īpašus viļņlaužus, lai aizsargātu ostas un citas būves.

Vētras viļņa triecienu stāvkrastā var salīdzināt ar spēku, ko automašīna, kas brauc ar ātrumu 80 km/h, atsitoties pret betona sienu.

Cunami. Spēcīgu zemūdens zemestrīču laikā, vibrācijas zemes garoza pārnests uz ūdeni. Tajā pašā laikā uz okeānu virsmas veidojas īpaši viļņi - cunami (125. att.). IN atklāts okeānsšādu viļņu augstums ir mazs - 1-2 m ar garumu līdz 600 km. Tāpēc tie ir droši kuģiem un pat gandrīz neredzami. Izplatoties ar ātrumu 400-800 km/h, tie sasniedz piekrasti.

Rīsi. 125.Cunami rašanās

Ieejot seklā ūdenī, dibena tuvuma dēļ cunami augstums palielinās līdz 10-20 m Šauros līčos un līčos - līdz 35-50 m, tāpēc to japāņu nosaukums "cunami" - ". liels vilnis, appludinot līci." Pirms cunami ierašanās jūra atkāpjas tik tālu, ka kļūst neredzama. Un tad krastā sabrūk milzu ūdens šahtas, aizskalojot un iznīcinot visu savā ceļā (126. att.).

Rīsi. 126.Cunami sekas

Paisuma viļņi (plūdmaiņas). Iedzīvotāji jūras piekrasti Viņi labi zina, ka ūdens līmenis jūrā paaugstinās un pazeminās 2 reizes dienā. Kad ūdens ceļas - paisums - ūdens nāk uz zemes. Paisuma laikā apakšējā josla kļūst sausa. Paisuma un bēguma iemesls ir Mēness un Saules pievilcība okeāna ūdeņiem.

Atklātā okeānā paisuma vilnis ir gandrīz neredzams. Bet, uzskrienot krastā, tas to applūst, t.i., notiek paisums. Kad ūdens paceļas vienā vietā uz Zemes, tā līmenis pazeminās citā. Paisums tur ir zems.

Rīsi. 127. a - plūdmaiņas; b - bēgums

Tajā Zemes pusē, kurai atrodas pretī Mēness, ūdens it kā uzbriest un veido milzu, maigu vārpstu. Tas seko Mēnesim visā pasaulē.

Rīsi. 128. Paisuma un bēguma lielums Pasaules okeānā

Plūdmaiņu lielums ir atkarīgs no dažādiem iemesliem: no jūras gultnes dziļuma un formas, no krasta augstuma un kontūrām. Augstākie paisumi ir reģistrēti piekrastē Ziemeļamerika Fundy līcī - 18 m Mūsu valstī lielākais paisuma augstums Okhotskas jūras Penžinas līcī ir 13 m (128. attēls). Drošai navigācijai nepieciešami precīzi dati par plūdmaiņu rašanās laiku un augstumu pasaules jūras ostās. Tas ir atspoguļots īpašās plūdmaiņu tabulās.

Jautājumi un uzdevumi

1. Nosauciet galvenos ūdens kustību veidus okeānā.
2. Kādi ir galvenie viļņu veidošanās iemesli?
3. Kāpēc kuģi vētras laikā cenšas patverties līcī un cunami laikā dodas tālāk atklātā jūrā?
4. Izmantojot 128. attēlu, nosakiet, kur Krievijā ir visaugstākie paisumi un bēgumi.

Nav jūras bez viļņiem, tās virsma vienmēr svārstās. Dažreiz tie ir tikai viegli viļņi uz ūdens, dažreiz grēdu rindas ar jautrām baltām cepurēm, dažreiz draudīgi viļņi, kas nes smidzināšanas mākoņus. Pat mierīgākā jūra “elpo”. Tā virsma šķiet pavisam gluda un spīd kā spogulis, bet krastu laiza klusi, tikko manāmi viļņi. Šis ir okeāna uzplūdums, tālu vētru priekšvēstnesis. Kādi ir šīs dabas parādības galvenie iemesli?

Zinātniskiem un, pats galvenais, praktiskiem nolūkiem jums jāzina viss par viļņiem: to augstums un garums, kustības ātrums un diapazons, atsevišķas vārpstas spēks un satrauktās jūras enerģija. Jums jāzina dziļums, kurā joprojām ir jūtama ūdens viļņu kustība, un viļņu izmesto šļakatu augstums.

Pirmā viļņa mērījumi Vidusjūra 1725. gadā izgatavojis itāļu zinātnieks Luidži Marsigli. 18. un 19. gadsimta mijā regulāri novērojumi g jūras viļņi un to mērījumus veica krievu kapteiņi I. Krusenšterns, O. Kocebue un V. Golovins garos braucienos pa Pasaules okeānu. Šiem navigatoriem un zinātniekiem bija jāsamierinās ar ierobežotu tehniskās iespējas un paši izstrādā un pielieto pētniecības metodes.

Mūsdienās viļņi tiek pētīti, izmantojot sarežģītus un ļoti precīzus instrumentus, kas darbojas automātiski un sniedz informāciju gatavu digitālo datu kolonnu veidā.

Vienkāršākais veids, kā izmērīt viļņus, ir krasta tuvumā, seklā vietā. Lai to izdarītu, apakšā vienkārši ielieciet pēdas stieni. Ar hronometru rokā un piezīmju grāmatiņa, ir viegli noskaidrot viļņa augstumu un laiku starp divu viļņu tuvošanos. Izmantojot vairākus no šiem mērstieņiem, varat arī noteikt viļņa garumu un tādējādi aprēķināt tā ātrumu. Atklātā jūrā lietas kļūst daudz sarežģītākas. Šim nolūkam ir jāizveido sarežģīta konstrukcija, kas sastāv no liela pludiņa, kas ir iegremdēts noteiktā dziļumā un nostiprināts uz gara troses, izmantojot mirušu enkuru. Iegremdētais pludiņš kalpo kā vieta viena un tā paša mērīšanas lineāla piestiprināšanai.

Šādas instalācijas rādījumi nav īpaši precīzi, turklāt tam ir vēl viens būtisks trūkums: novērotājam vienmēr jāatrodas tuvu kāju stabam, savukārt viļņi un vējš mēdz nest viņa kuģi uz sāniem. Buru flotes laikos kuģi vienuviet noturēt praktiski nebija iespējams, un tāpēc kustībā tika mērīts viļņu augstums. Šim nolūkam viena no diviem mērījumos iesaistītajiem kuģiem, kas nelielā attālumā viens otram sekoja, masts tika pārvērsts par mērīšanas lineālu. Novērotājs, stāvot pie vadošā kuģa pakaļgala, vēroja, kā cekuls no viņa aizsedza otrā kuģa mastu, un tādējādi novērtēja viļņa augstumu.

Divdesmitā gadsimta sākumā viļņu augstumu sāka mērīt, izmantojot ļoti jutīgu barometru (altimetru). Šī ierīce precīzi fiksē kuģa kāpumu un kritumu viļņos, taču diemžēl tā uztver arī visa veida traucējumus, jo īpaši barometriskā spiediena izmaiņas, kas ātri notiek un atkārtojas stiprā vējā.

Spiediena mērītāji, kas atrodas apakšā, reaģē daudz precīzāk uz traucējumiem. Vilnim pārejot, spiediens virs ierīces mainās, un signāli tiek pārraidīti pa vadiem uz nolaišanos vai ierakstīti tieši apakšā ar ierakstītāju. Tiesa, šādā veidā viļņu augstumus iespējams izmērīt tikai seklā ūdenī, kur dziļums pielīdzināms viļņu augstumam. Lielā dziļumā saskaņā ar Paskāla likumu spiediens izlīdzinās un, palielinoties dziļumam, arvien mazāk ir atkarīgs no viļņu augstuma.

Ļoti precīzi un daudzveidīgi viļņu dati tiek iegūti, apstrādājot okeāna virsmas stereoskopiskās fotogrāfijas. Lai to paveiktu, viena kuģa dažādos mastos, zemu virs jūras lidojošas lidmašīnas spārnu galos vai pat divām lidmašīnām, kas lido pa paralēlu kursu, tiek novietotas divas sinhroni strādājošas kameras. Fotogrammetriski apstrādājot attēlus, tiek atjaunots jūras reljefs fotografēšanas brīdī. Tas izskatās kā sasalušu viļņu attēls. Šajā paradoksālajā turbulentās, bet nekustīgās jūras modelī tiek veikti visi nepieciešamie mērījumi.

Galvenais spēks, kas izraisa traucējumus, ir vējš. Mierīgā laikā, īpaši rītos, jūras virsma šķiet spoguļa. Bet, tiklīdz paceļas pat vājākais vējš, tajā rodas turbulences gaisa berzes dēļ uz ūdens virsmas. Virpuļu veidošanās rezultātā virs gludas ūdens virsmas spiediens kļūst nevienmērīgs, kas noved pie tā deformācijas - parādās viļņošanās. Aiz viļņu virsotnēm pastiprinās virpuļu veidošanās process, kas galu galā noved pie viļņu veidošanās, kas izplatās vēja virzienā.

Vājš vējš traucē tikai plānāko ūdens slāni; viļņu procesu nosaka virsmas spraigums. Pastiprinoties vējam, kad viļņu garums sasniedz aptuveni 17 milimetrus, virsmas spraiguma pretestība tiek pārvarēta un viļņi kļūst gravitācijas. Šajā gadījumā vējam ir jācīnās pret gravitācijas spēku. Ja vējš pārvēršas vētrā, viļņi sasniedz milzīgus izmērus.

Vēl ilgi pēc vēja norimšanas jūra turpina uzbriest, veidojot viļņus. Vēja viļņi arī pārvēršas pietūkumos, kad tie pārvietojas ārpus apgabala, kur plosās viesuļvētra. Zemie un garie viļņi atklātā jūrā ir neredzami. Tuvojoties seklumam, tie kļūst augstāki un īsāki, veidojot spēcīgu sērfošanu pie krasta. Plašā okeāna apgabalā šur tur vienmēr plosās vētra. Vājošie viļņi no tā izkliedējas uz visām pusēm milzīgā attālumā, un tāpēc okeāna viļņošanās nekad neapstājas.

Gaisa straumēm plūstot ap viļņu virsmu, rodas infraskaņas, kuras akadēmiķis V. Šuleikins nosauca par “jūras balsi”. Infraskaņas, kas rodas virs viļņiem, izjaucot virpuļus no viļņu virsotnēm, izplatās gaisā ar skaņas ātrumu, tas ir, ātrāk nekā viļņi. Zemās frekvences dēļ “jūras balsi” atmosfēra vāji absorbē, un to var uztvert lielā attālumā ar īpašiem instrumentiem. Šie infraskaņas signāli kalpo kā brīdinājums par vētras tuvošanos.

Viļņu augstums atklātā jūrā var sasniegt ievērojamas vērtības, un tas, kā jau minēts, ir atkarīgs no vēja ātruma. Augstākais vilnis, kādā var izmērīt Atlantijas okeāns, izrādījās vienāds ar 18,3 metriem.

1956. gadā dienvidrietumu daļā Klusais okeāns Uz padomju kuģa Ob, kas regulāri veic zinātniskos reisus uz Antarktīdu, fiksēti arī 18 metrus augsti viļņi. Klusā okeāna taifūni satur milzīgus viļņus, kuru augstums ir trīsdesmit metri.

Cilvēkam, kas stāv uz kuģa klāja vētrainā jūrā, viļņi šķiet ļoti stāvi, karājas kā sienas. Patiesībā tie ir plakani. Parasti viļņa garums ir 30-40 reizes lielāks par tā augstumu, tikai retos gadījumos viļņa augstuma attiecība pret tā garumu ir 1:10. Tādējādi lielākais viļņu stāvums atklātā jūrā nepārsniedz 18 grādus.

Vētras viļņu garums nepārsniedz 250 metrus. Saskaņā ar to to izplatīšanās ātrums sasniedz 60 kilometrus stundā. Uzbriestošie viļņi, tāpat kā garāki (līdz 800 metriem vai vairāk), ripo ar ātrumu aptuveni 100 kilometri stundā un dažreiz pat ātrāk.

Jāpatur prātā, ka ar šo milzu ātrumu tas nekustas ūdens masa, kas veido vilni, bet tikai tā forma, stingrāk, viļņa enerģija. Ūdens daļiņa nelīdzenā jūrā veic nevis translācijas, bet gan svārstības kustības. Turklāt tas svārstās divos virzienos vienlaikus. Vertikālajā plaknē tās svārstības ir izskaidrojamas ar līmeņu atšķirību starp viļņu virsotni un tā pamatni. Tie rodas reibumā gravitācijas spēki. Bet tā kā, nolaižot grēdu līdz zoles līmenim, ūdens tiek nospiests uz sāniem, un, paceļoties, tas atgriežas sākotnējā vietā, ūdens daļiņa neviļus veic svārstības kustības arī horizontālajā plaknē. Abu kustību kombinācija noved pie tā, ka ūdens daļiņas faktiski pārvietojas pa apļveida orbītām, kuru diametrs virspusē ir vienāds ar viļņa augstumu. Precīzāk, tie apraksta spirāles, jo vēja ietekmē ūdens saņem arī kustību uz priekšu, kuras dēļ, kā teikts, rodas jūras straumes.

Tikai daļiņu kustības ātrums orbītās ievērojami pārsniedz šo orbītu centru kustības ātrumu vēja virzienā.

Ūdens daļiņu oscilējošās kustības strauji samazinās līdz ar dziļumu. Kad viļņa augstums ir 5 metri ( vidējais augums viļņi vētras laikā), un garums ir 100 metri, tad 1–2 metru dziļumā ūdens daļiņu viļņa orbītas diametrs ir 2,5 metri, bet 100 metru dziļumā tas ir tikai 2 centimetri.

Īsi, stāvi viļņi dziļos ūdeņos traucē mazāk nekā gari, plakani viļņi. Jo garāks vilnis, jo dziļāk jūtama tā kustība. Reizēm zvejnieki, kuri Lamanšā savus omāru murdus izlika 50-60 metru dziļumā, pēc vētras tos atrada ar puskilogramu smagiem akmeņiem. Skaidrs, ka tie nebija omāru joki: akmeņus slazdā ripina dziļi viļņi. Dažās zemūdens fotogrāfijās smilšu viļņi ir redzami apakšā līdz 180 metru dziļumam, kas izriet no svārstīgas kustības apakšējie ūdens slāņi. Tas nozīmē, ka pat tādā dziļumā okeāna virsmas traucējumi joprojām ir jūtami.

Vēja ietekmē jūras virszemes slāņos uzkrājas milzīgs enerģijas daudzums, kas vēl nav izmantots.

Vētras viļņi, kas ir 5 metri augsti un 100 metri gari, katrā to virsotnes metrā attīsta vairāk nekā trīs tūkstošu kilovatu jaudu, un trakojošas jūras kvadrātkilometra enerģija mērāma miljardos kilovatu sekundē. Ja tiks atrasts veids, kā izmantot okeāna viļņu kustības enerģiju, cilvēce uz visiem laikiem atbrīvosies no enerģētiskās krīzes draudiem. Tikmēr šis milzīgais spēks cilvēkiem sagādā tikai problēmas. Runa ir par nepavisam ne par tādiem niekiem kā jūras slimība, lai gan daudzi, kas to piedzīvojuši, šim viedoklim nepiekrīt. Vētras viļņi, pat ļoti maigi, rada milzīgas briesmas mūsdienu okeāna kuģiem, kuru ripošana ripošanas laikā sasniedz tādu apjomu, ka kuģis var apgāzties.

Tam ir neskaitāmi piemēri. L. Titovs grāmatā “Vēja viļņi okeānos un jūrās” sniedz datus par upuriem, ko jūra norijusi 1929. gada 5. – 8. decembrī.

Četras dienas pie Eiropas krastiem plosījās 10-12 spēku vētra. Jau pirmajā dienā milzīgs vilnis pie Anglijas krastiem apgāza tvaikoni Duncan ar 2400 tonnu ūdensizspaidu. Tad pie Holandes krastiem viļņi appludināja peldošo doku ar 11 tūkstošu tonnu ūdensizspaidu. Lamanša viļņos nogrima divi tvaikoņi ar tilpumu 5 un 8 tūkstoši tonnu ar visu apkalpi, angļu tvaikonis Volumnia ar 6600 tonnu tilpumu, kā arī vairāki desmiti citu mazu kuģu ar visu apkalpi. . Pat milzīgie transatlantiskie laineri bija smagi sasisti.

Šādos laikapstākļos dažkārt nevar izturēt pat jūrnieki, kas pieraduši pie jūras grūtībām, var iedomāties, kā tas ir parastajiem pasažieriem, par kuru pārdzīvojumiem ļoti labi runāja: “Ja glāzē ir zaļa tumsa; kabīne, un aerosols uzlido līdz skursteņiem un ik minūti paceļas, tad paklanās, tad pakaļ, un kalps, kas lej zupu, pēkšņi iekrīt kubā, ja zēns no rīta nav ģērbies, nav nomazgāts un viņa aukle ir guļ kā maiss uz grīdas, un mātei galva plaisā no sāpēm, un neviens nesmejas, nedzer un neēd, - tad mēs saprotam, ko nozīmē vārdi: četrdesmit ziemeļi, piecdesmit rietumi!

Daudzi okeāna kuģi tagad ir aprīkoti ar stabilizatoriem. Ja nepieciešams, no korpusa zemūdens daļas stiepjas četri spārni, līdzīgi zivju spurām. Uz kuģa vairākās vietās uzstādīti ruļļu skaitītāji, kuru rādījumi pa vadiem tiek nosūtīti uz speciālu skaitļošanas ierīci, kas kontrolē zemūdens spārnu kustību. Tiklīdz kuģis nedaudz sasveras uz sāniem, spārni sāk kustēties. Paklausot signāliem, katrs no tiem griežas noteiktā leņķī, un to kopīgās darbības izlīdzina ķermeņa stāvokli.

Stabilizatoru darbība nedaudz palēnina ātrumu, bet neļauj kuģim nokrist no vienas puses uz otru, lai gan diemžēl tie netraucē noslīdēt.

Navigācijas praksē jau kopš seniem laikiem tiek izmantota diezgan vienkārša, bet ļoti pareiza tehnika, lai nomierinātu trakojošu jūru. Ir zināms, ka pār bortu izliets eļļains šķidrums acumirklī izplatās pa virsmu un izlīdzina viļņus, kā arī samazina to augstumu. Dzīvnieku tauki, piemēram, vaļu tauki, dod vislabākos rezultātus. Mazāk viskozas augu un minerāleļļas ir daudz vājākas.

Eļļainu šķidrumu iedarbības mehānismu uz viļņiem atšķetināja akadēmiķis V. Šuleikins. Viņš atklāja, ka pat plāns eļļas plēves slānis absorbē ievērojamu daļu no ūdens svārstīgo kustību enerģijas.

Tā paša iemesla dēļ uztraukums samazinās stipra lietus vai krusas laikā, kā arī apkārtnē peldošs ledus. Ledus, krusa un lietus lāses aizkavē ūdens daļiņu orbītas kustības un “nomedzē” uztraukumu. Šobrīd, ņemot vērā nepieciešamību rūpēties par okeāna tīrību, naftas mucu liešana pār bortu vairs netiek praktizēta.

Viļņi krastā atnes daudz nepatikšanas, dažkārt pārvēršoties īstās katastrofās. Pat kurmji, dambji un viļņlauži ne vienmēr aizsargā ostas. Tie droši aizver ieeju salīdzinoši īsiem vētras viļņiem, bet maigi, tikai 30–40 centimetru augstumi, netraucēti iekļūst ostā, un tad viss tajā esošais ūdens sāk kustēties. Noenkurotie kuģi sāk nejauši raustīties, pagriež korpusus pret vēju vai pret vēju un saduras viens ar otru. Un tie, kas stāv pie mola, plēš pietauvošanās auklas.

Vilnis, tuvojoties krastam, maina savu formu un augstumu, jo sāk “sajust” dibenu. No šī brīža tās priekšējais slīpums kļūst arvien stāvāks, kļūst pilnīgi vertikāls, un visbeidzot grēda sāk karāties uz priekšu un nokrīt uz seklumu smidzināšanas un putu kaskādē.

Lielos dziļumos viļņu procesā tiek iesaistītas ievērojamas ūdens masas, pat ja vilnis nav ļoti augsts. Šādam vilnim ieejot seklā ūdenī, ūdens masa samazinās, bet enerģija, ja neņem vērā berzes zudumus, paliek nemainīga, savukārt viļņa amplitūdai vajadzētu palielināties. Ūdens daļiņas, kas veido vilni, tuvojoties krastam, maina savas kustības orbītu: no apļveida tas pamazām kļūst eliptisks ar lielu horizontālo asi. Pašā apakšā šīs elipses kļūst tik iegarenas, ka ūdens daļiņas sāk horizontāli kustēties uz priekšu un atpakaļ, nesot sev līdzi smiltis un akmeņus. Ikviens, kurš sērfošanas laikā ir peldējis, zina, cik sāpīgi šie akmeņi sitās pa kājām. Ja sērfs ir pietiekami spēcīgs, tas nes sev līdzi laukakmeņus, kas var nogāzt cilvēku no kājām.

Pat cilvēki uz sauszemes var nonākt nepatikšanās. 1938. gadā viesuļvētras viļņi no Anglijas krastiem uz visiem laikiem aiznesa aptuveni 600 cilvēku. 1953. gadā Holandē līdzīgos apstākļos gāja bojā 1500 cilvēku.

Ne mazāk traģiskas sekas rada tā sauktie atsevišķie bariskie viļņi, kas rodas strauja krituma rezultātā atmosfēras spiediens. Nobraucis vairākus simtus vai pat tūkstošus kilometru no rašanās vietas, šāds vilnis pēkšņi ietriecas krastā, aizskalojot visu savā ceļā. 1900. gadā viens vienīgs vilnis, kas skāra Ziemeļamerikas Teksasas štata piekrasti, Galvestonas pilsētā vien jūrā iznesa 6 tūkstošus cilvēku. Tas pats vilnis 1932. gadā nogalināja 2500 cilvēku — vairāk nekā pusi Kubas mazpilsētas Santakrusas del Suras iedzīvotāju. 1935. gada septembrī viens 9 metrus augsts spiediena vilnis noripoja Floridas piekrastē, aiznesot 400 cilvēku dzīvības.

Jau sen zināms, ka cilvēks savā labā var izmantot pat visbriesmīgākos dabas spēkus. Jā, iedzīvotāji Havaju salas, izdomājis sērfošanas ripojošo viļņu raksturu, izdevās ar tiem “izbraukt”. Atgriežoties no makšķerēšanas, viņi tuvojas breikeru zonai, veikli novieto laivu uz viļņa cekulas, kas dažu minūšu laikā viņus iznes krastā.

Viļņbraukšana ir arī sens salinieku nacionālais sporta veids. Ūdensslēpe ir izgatavota no plata, divus metrus gara dēļa ar noapaļotām malām. Peldētājs apguļas uz tā un airē rokas pret jūru. Šādā veidā pārspriegumu pārvarēt ir ļoti grūti, taču vietējie iedzīvotāji labi zina tā saukto plīsuma straumju vietas un prasmīgi tās izmanto.

Plaušu straumes ir sērfošanas blakusprodukts, kā rezultātā ūdens līmenis krasta tuvumā nedaudz paaugstinās. Uzkrātais ūdens mēdz atgriezties jūrā, bet tā aizplūšanu kavē jauni ienākošie viļņi. Tas nevar turpināties bezgalīgi, agri vai vēlu uzplūdus ūdeņus dažviet salauž sērfošanas viļņi un straujā šaurā straumē steidzas pretī atklātā jūrā.

Nepieredzējušais peldētājs, ierauts plīsuma straumē un redzot, ka tiek aiznests no krasta, mēģina peldēt viņam pretī, taču drīz vien nogurst un tad viegli kļūst par jūras upuri. Tikmēr aizbēgt ir ļoti viegli, pietiek nopeldēt dažus metrus nevis līdz krastam, bet pa to un izkļūt no bīstamās zonas.

Sportisti uz dēļiem plīsuma strāvās dažu minūšu laikā iziet tālāk par breikiem un tur pagriežas atpakaļ. Noķēris brīdi, kad brūkoša viļņa cekuls sāk augt, pārklājoties ar baltām putām, drosmīgais peldētājs metās tai pretī un nostājas uz dēļa. pilnā augumā. Veikli savaldīdams savu sporta inventāru, viņš ātri metas uz viļņa virsotnes, ko ieskauj burbuļojošu putu straumes. Šis sporta veids iesakņojies arī Austrālijā, kur peldētāji uz dēļiem ne tikai izklaidējas – viņi ir izglābuši daudzus cilvēkus, kuriem uzbrukušas haizivis vai kuri sākuši slīkt.

Ievads

Nav jūras bez viļņiem, tās virsma vienmēr svārstās. Dažreiz tie ir tikai viegli viļņi uz ūdens, dažreiz grēdu rindas ar jautrām baltām cepurēm, dažreiz draudīgi viļņi, kas nes smidzināšanas mākoņus. Pat mierīgākā jūra “elpo”. Tā virsma šķiet pavisam gluda un spīd kā spogulis, bet krastu laiza klusi, tikko manāmi viļņi. Šis ir okeāna uzplūdums, tālu vētru priekšvēstnesis. Kādi ir galvenie viļņu veidošanās iemesli un kā jūras viļņi ietekmē cilvēku un viņa aktivitātes?

Atbilstība šo jautājumu pastāvīgi palielinās, proporcionāli cilvēka civilizācijas attīstībai un jūras telpu attīstībai.

Šis darbs ir paredzēts, lai palīdzētu atrisināt ar viļņu procesiem saistītus jautājumus un pēc iespējas detalizētāk aprakstītu visu ar tiem saistīto, to būtību un darbību.

Jūras traucējumu veidi

Jūras traucējumus var iedalīt vairākos veidos. Šos veidus izšķir pēc katra no tiem īpašībām.

Viļņu klasifikācija

Ir daudz viļņu klasifikāciju, kas atšķiras pēc to īpašībām fiziskā daba, pēc konkrēta izplatīšanas mehānisma, pēc izplatīšanas līdzekļa utt.

Saskaņā ar viļņu veidojošo spēku raksturu viļņus iedala 2 veidos: brīvos un piespiedu kārtā.

Brīvos viļņus tieši neietekmē spēki, kas tos izraisa, bet tos ierosina sākotnējie vai robežtraucējumi. Atkarībā no traucējošā spēka rakstura izšķir šādus brīvo viļņu apakštipus:

vēja viļņi, ko izraisa sākotnējais traucējums - vēja spriedzes darbība;

seismiskos viļņus, ko izraisa zemūdens zemestrīces un vulkānu izvirdumi (cunami);

viļņi, ko izraisa liela mēroga strāvu dinamiskā nestabilitāte.

Piespiedu viļņi atrodas tos izraisošo spēku tiešā ietekmē. Tie ir sadalīti 3 apakštipos:

vēja viļņi, ko izraisa vēja darbība uz ūdens virsmas;

bāriskie viļņi, ko ierosina atmosfēras spiediena gradients (sk. Anemobariskos 1 viļņus);

paisuma viļņi, ko ierosina Mēness un Saules paisuma spēki.

Atkarībā no ūdeņu noslāņošanās visus viļņus iedala 2 veidos: virszemes un iekšējos.

Virszemes viļņiem ir maksimālā amplitūda uz brīvās virsmas, un to raksturlielumi nav atkarīgi no ūdens noslāņošanās pēc blīvuma. Palielinoties dziļumam, šādu viļņu amplitūda samazinās saskaņā ar likumu, kas ir tuvu eksponenciālam. Peldspējas spēkiem ir nozīmīga loma iekšējo viļņu veidošanā; šo viļņu īpašības būtiski ir atkarīgas no ūdeņu stratifikācijas un vertikālās stabilitātes. Iekšējo viļņu amplitūda ir apgriezti proporcionāla ūdens blīvuma vertikālajam gradientam.

Anemobāriskie viļņi - piespiedu gari gravitācijas vai inerciāli-gravitācijas viļņi, kas rodas vēja un atmosfēras spiediena ietekmē. Tās var būt progresīvas vai stāvošas. Anemobārisko viļņu periodi svārstās no vairākām minūtēm līdz dienai, augstums atklātā jūrā nepārsniedz 1 m. piekrastes zona garie anemobāras izcelsmes viļņi būtiski veicina vētras uzplūdus, dažkārt izraisot katastrofālus plūdus.

Atkarībā no līdzdalības pakāpes virsmas un iekšējo gravitācijas viļņu un spēku, ko rada Zemes rotācija un sfēriskums, veidošanā izšķir viļņu klases. Sadalījums klasēs balstīts uz viļņu perioda T attiecību pret inerciālo svārstību periodu Тр = р/шsinт, kur у ir Zemes griešanās leņķiskais ātrums; c -- ģeogr. vietas platuma grādiem. Izšķir šādas viļņu klases:

gravitācijas, kuras veidošanā gravitācijas spēkiem ir dominējošā loma (T<

inerciāli-gravitācijas, kuras veidošanās ir būtiska gan gravitācija, gan Zemes rotācijas novirzes spēks (T<Тp);

inerciāls jeb žiroskopisks, kura veidošanā dominējošais spēks ir Koriolisa spēks (T = Tp);

planetārie (tā sauktie Rossbija viļņi), ko izraisa Zemes rotācijas un sfēriskuma (T>>Tr) kopējā ietekme.

Inerciālo viļņu klase iekšējos viļņos netiek izdalīta, jo tie izplatās galvenokārt horizontālā plaknē un nav atkarīgi no ūdeņu stratifikācijas. Virszemes un iekšējās gravitācijas viļņu klasēs izšķir veidus: īsie viļņi, kuru garums ir ievērojami mazāks par jūras dziļumu, un garie viļņi jeb sekla ūdens viļņi, kuru garums ir daudz lielāks par dziļumu. no jūras.

Planētu viļņu klasē īsos un garos viļņus iedala atkarībā no viļņa garuma attiecības ar baseina garumu. Kad šī attiecība ir maza, viļņi ir īsi, kad tas ir augsts, viļņi ir gari.

Inerciālās gravitācijas un inerciālo viļņu klasēs veidi netiek izdalīti.

Visbeidzot, atkarībā no to izplatīšanās rakstura viļņus iedala progresīvajos (progresīvajos vai, kā tos sauc arī, ceļojošajos) un stāvošajos. Translācijas viļņiem (piemēram, vēja viļņiem) ir redzama formas kustība. Stāvējiem tādas kustības nav. Reālos okeāna apstākļos novērotie viļņi ir dažādas izcelsmes brīvu un piespiedu, stāvošu un uz priekšu vērstu viļņu sistēmu sarežģīta kombinācija. Viļņu procesu raksturs ir īpaši sarežģīts piekrastes zonās grunts un krastu topogrāfijas ietekmes, jūras viļņu atstarošanas, difrakcijas un laušanas dēļ.

Vilnis ir periodiskas, nepārtraukti mainīgas kustības forma, kurā ūdens daļiņas svārstās ap to līdzsvara stāvokli.

Ja kāda iemesla dēļ ūdens daļiņas tiek izņemtas no līdzsvara stāvokļa, tad gravitācijas ietekmē tās centīsies atjaunot izjaukto līdzsvaru. Šajā gadījumā katra ūdens daļiņa veiks svārstību kustību attiecībā pret līdzsvara stāvokli, nekustoties kopā ar redzamo viļņu kustības formu.

Viļņi var rasties dažādu iemeslu (spēku) ietekmē. Atkarībā no izcelsmes, t.i., no cēloņiem, kas tos izraisījuši, izšķir šādus jūras viļņu veidus.

1. Berzes viļņi (vai berzes viļņi). Šie viļņi galvenokārt ietver vēja viļņus, kas rodas, vējam iedarbojoties uz jūras virsmu. Tie ietver arī tā sauktos iekšējos jeb dziļos viļņus, kas rodas dziļumā, kad viena blīvuma ūdens slānis pārvietojas pāri cita blīvuma ūdens slānim.

Pētījumos noskaidrots, ka, ja pāri viena blīvuma šķidrumam pārvietojas cits cita blīvuma šķidrums, tad uz virsmas veidojas viļņi, kas atdala abus šķidrumus. Šo viļņu lielums ir atkarīgs no šķidrumu kustības ātruma atšķirības attiecībā pret otru un abu mediju blīvuma atšķirības. Tas attiecas arī uz gaisa kustību virs ūdens. Tieši tāpēc viļņi rodas gan okeāna dzīlēs, gan atmosfēras augstajos slāņos, ja notiek līdzīga divu dažāda blīvuma ūdens vai gaisa masu kustība.

1. Bariskie viļņi rodas, kad atmosfēras spiediens svārstās. Atmosfēras spiediena svārstības izraisa ūdens masu kāpumus un kritumus, kuros ūdens daļiņas cenšas ieņemt jaunas līdzsvara pozīcijas, bet, tās sasniegušas, ar inerci veic svārstīgas kustības.


2. Paisuma un bēguma viļņi rodas bēguma un bēguma fenomena ietekmē.


3. Seismiskie viļņi veidojas zemestrīču un vulkānu izvirdumu laikā. Ja zemestrīces avots atrodas zem ūdens vai tuvu krastam, tad vibrācijas tiek pārnestas uz ūdens masām, izraisot tajās seismiskos viļņus, ko sauc arī par cunami.


4. Seiches. Jūrās, ezeros un rezervuāros papildus ūdens daļiņu vibrācijām translācijas viļņu veidā bieži tiek novērotas periodiskas ūdens daļiņu vibrācijas tikai vertikālā virzienā. Šādus viļņus sauc par seičiem. Seiču laikā periodiski šūpotā traukā notiek svārstības, kas pēc būtības ir līdzīgas svārstībām. Vienkāršākais seiche veids rodas, kad ūdens līmenis paaugstinās vienā rezervuāra malā un vienlaikus pazeminās otrā. Šajā gadījumā rezervuāra vidū ir līnija, pa kuru ūdens daļiņas nepārvietojas vertikāli, bet pārvietojas horizontāli. Šo līniju sauc par seiche mezglu. Sarežģītāki seiči ir divu mezglu, trīs mezglu utt.

Seiches var rasties dažādu iemeslu dēļ. Vējš, kas kādu laiku pūš pāri jūrai tajā pašā virzienā, rada ūdens pieplūdumu aizvēja krastā. Apstājoties vējam, uzreiz sākas seiche līdzīgas līmeņa svārstības. Tāda pati parādība var rasties atmosfēras spiediena atšķirību ietekmē dažādās ūdens baseina vietās. Senche svārstības jūras līmenī rada seismiskās vibrācijas ļoti mazos baseinos (ostā, spainī utt.) Seiches var rasties kuģu caurbraukšanas laikā.