9

Лекція №8 Тема: Морські хвилі та припливи

1. Морські хвилі та їх елементи

Хвилі - це коливальні рухи рідини в певному шарі морської води, в якому частинки води здійснюють періодичні коливання біля поло­ження своєї рівноваги.

До основних геометричних елементів хвиль належать:

• хвильовий профіль - переріз послідовних хвиль вертикальною площиною вздовж напрямку поширення хвиль;

• середня хвильова лінія - горизонтальна лінія, яка перетинає хви­льовий профіль так, що сумарні площі фігур, обмежених хвильовим профілем і розташованих нижче і вище цієї лінії, рівні між собою;

• вершина хвилі - найвища точка хвильового профілю;

• підошва хвилі - найнижча точка хвильового профілю;

• гребінь хвилі - частина хвилі, розташована вище середньої хвильової лінії;

• улоговина хвилі - частина хвилі, розташована нижче середньої хвильової лінії;

• фронт хвилі - лінія, яка проходить уздовж гребеня хвилі перпендикулярно напрямку поширення хвилі;

• висота хвилі (h) - перевищення вершини хвилі над підошвою;

• довжина хвилі (λ) - відстань між сусідніми вершинами або підошвами хвиль;

• крутизна хвилі - відношення висоти хвилі до її довжини. Кінематичними елементами хвиль є:

• період хвилі (t) - проміжок часу між проходженням через одну і ту ж точку простору двох суміжних гребенів (чи підошов), протягом яко­го частинки води повністю проходять свою орбіту;

• швидкість хвилі (с) - відстань, яку пробігає гребінь (чи інший елемент хвилі) за одиницю часу в напрямку поширення хвилі.

Існує цілий ряд класифікацій хвиль за різними характеристиками і ознаками. Найбільш загальною є генетична класифікація, згідно з якою хвилі поділяють за причинами, що їх викликають, на:

1. вітрові (фрикційні чи хвилі тертя), які утворюються під дією вітру;

2. припливні, причиною яких є припливи;

3. анемобаричні - зумовлені змінами атмосферного тиску;

4. сейсмічні (цунамі) - викликаються підводними землетрусами;

5. корабельні - утворюються при русі суден. Хвилі також поділяють:

• за наявністю видимого переміщення форми хвилі на поступальні і стоячі;

• за співвідношенням довжини хвилі λ і глибини моря Н на короткі (λ <Н) і довгі (λ > Н);

• за глибиною поширення на поверхневі і внутрішні;

• за періодом - короткоперіодичні і довгоперіодичні;

• за формою - двомірні, тримірні та відокремлені;

• за дією хвилетворних факторів - вимушені, які існують під впливом тієї сили, що їх викликала, і вільні, які існують після припинення дії основного чинника;

• за ступенем розвитку хвильового профілю - несталі, які перебувають на стадії розвитку або затухання, і сталі, які перебувають на стадії стабілізації;

• за силами, які повертають частинки води в положення рівноваги - капілярні, у яких такою силою є сила поверхневого натягу (наприклад, вітрові хвилі-брижі), та гравітаційні, в яких переважає сила тяжіння.

Найбільше поширені у Світовому океані вітрові хвилі. Вони належать до категорії поверхневих поступальних короткоперіодичних хвиль.

Розміри вітрових хвиль тим більші, чим сильніший і триваліший ві­тер, чим більший його розгін, тобто відстань, яку він пробігає над во­дою. Найбільші хвилі спостерігаються в районах із частими і тривали­ми штормами. Величезні площі сильного хвилювання розташовані в помірних широтах, які навіть отримали назву "ревучі сорокові". Великі хвилювання часті в океанічному кільці південної півкулі, в районах квазістаціонарних атмосферних фронтів. Найвищі хвилі (34 м) спосте­рігаються посередині північної частини Тихого океану, найдовші (бли­зько 800 м) - біля південних берегів Британських островів і в екваторі­альній частині Атлантичного океану. Великі хвилі спостерігаються та­кож біля південних берегів Африки, де вони стали причиною катаст­роф багатьох кораблів. Це так звані хвилі-вбивці, одиночні хвилі за­ввишки понад 20 м. Але переважна більшість вітрових хвиль не дося­гає у висоту і 4 м.