что появляется на воде когда море волнуется

Море волнуется

«О скалы грозные дробятся с ревом волны. » – мощно, как штормовой прибой, звучит в опере «Садко» музыка Римского-Корсакова. Действительно, прибой, грохочущий у скалистого берега, одно из самых поразительных и грозных зрелищ. Он сотрясает тяжелые блоки портового мола и окутывает стеной брызг и пены высокую башню одиноко стоящего маяка.

Своим ритмом и изменчивой красотой прибой гипнотизирует человека. Кто бывал на берегу моря, тот хорошо знает, как трудно порой оторваться взглядом от этого чарующего зрелища.

Взбросы волны при ударе о препятствие достигают высоты в несколько десятков метров. Они устремляются вверх со скоростью 60-70 м/сек. У берегов Англии волны сорвали однажды колокол, висевший на маяке Бишоп-Рок на высоте 30 м над уровнем моря. На о. Вист, в архипелаге Шетландских островов, волны разбили фонарь маяка на высоте 60 м. Взброс волны у мола в Ялте достигает в высоту 30-40 м.

Когда в море бушует шторм, грозная сила прибоя поражает, но кажется понятной и естественной. Но вот мы в Африке на Марокканском берегу Атлантического океана или на одном из Гавайских островов в Тихом океане. На безоблачном небе ярко светит солнце. Полный штиль и совсем непонятно, почему силуэт корабля, идущего далеко в море вдоль берега, то скроется в воде, то вынырнет на поверхность и четко обрисуется на фоне голубого неба. И еще более непонятно, почему при полном безветрии невдалеке от берега со страшным грохотом разбиваются и пенятся огромные валы прибоя. Разгадка обоих явлении – мертвая зыбь.

После шторма ветровые волны, сравнительно короткие и высокие, становятся ниже и длиннее. Они теряют свои гребни и превращаются в зыбь. В зыбь превращаются также ветровые волны, когда они выходят из области, в которой свирепствует ураган. Волны зыби растягиваются в длину на несколько сот метров, поэтому при высоте в несколько метров в открытом море они почти не заметны только издалека можно видеть, как корабль поднимается на гребень такой волны, а потом спускается к ее подошве словно погружаясь при этом в воду.

У берега, вступив на мелководье, зыбь делается короче, выше и круче и образует мощный прибой. Такой прибой почти никогда не прекращается у океанских берегов, потому что в широких океанских просторах всегда где-нибудь да бушует буря, а ее гонцы – волны мертвой зыби бегут от нее во все стороны на сотни и тысячи миль.

Волны пробегают эти огромные расстояния быстрее самого быстроходного парохода. Накопив энергию ветра, они с равнодушной яростью обрушивают ее и на пустынные берега и на сооружения, созданные человеком.

Но вот и еще одно проявление длинных волн зыби. В порту, в защищенной от ветра и волн гавани, спокойно стоят суда. Слабый ветерок, почти штиль. Даже у открытых берегов прибой сравнительно небольшой. И вдруг корабли, стоящие на якорях, начинают беспорядочно дергаться то в одну, то в другую сторону; они поворачиваются поперек ветра, против ветра, сталкиваются, а суда, стоящие у пристаней, рвут толстые смоленые тросы швартовов Это так называемая портовая зыбь. Черноморские моряки, которым она нередко докучает в Поти и Батуми, называют ее тягун. Портовая зыбь причиняет морякам много неприятностей Она возникает под влиянием длинных волн океанской зыби с большим периодом и малой амплитудой, незаметно проникающих в гавань или порт, и проявляется в беспорядочных горизонтальных перемещениях всей массы воды в гавани на расстояние в несколько метров. С портовой зыбью борются, сооружая дополнительные молы и дамбы. Тягун изввестен во многих гаванях мира и в наших дальневосточных портах.

Что же представляют собой ветровые волны как они образуются и растут?

Перед нами расстилается море – гладкое, как зеркало. Но вот задул ветерок, появилась рябь. Рябь образовалась под влиянием неравномерного давления и трения вихрей ветра о поверхность воды. Чем короче волны ряби тем быстрее они бегут по поверхности. Ветер усиливается когда длина волн ряби от гребня до гребня достигает примерно 17 мм, волны меняют свою природу. Из капиллярных, в которых главную роль играло возмущенное ветром поверхностное натяжение воды, они превращаются в гравитационные. Поверхностное натяжение воды преодолено и теперь главную роль в распространении волн приобретает их вес, откуда и название – гравитационные волны. Гравитационные волны распространяются тем быстрее чем больше их длина.

Ветер все усиливается. Прямое давление ветра на обращенный к нему склон волны заставляет ее расти очень быстро.

На гребнях волн появляется белая пена – барашки ветер срывает с них острые гребни. Когда волны достигают примерно 3/4 своей максимальной высоты, рост их замедляется. Как показали новейшие исследования, гашение волн происходит в значительной мере в результате затраты их энергии на беспорядочные вихри, возникающие у поверхности воды. По исследованиям российских океанографов, рост волны наибольший, когда скорость ветра примерно вдвое больше скорости волны. Когда же скорость ветра и волны сравниваются, волны теоретически достигают наибольшей высоты, после чего продолжает расти только их длина.

Источник

Почему волны на море?

Многие природные явления человек воспринимает как сами собой разумеющиеся. Мы привыкли к лету, осени, зиме, дождю, снегу, волнам и не задумываемся о причинах. И все же, почему в море образуются волны? Почему на водной глади появляется рябь даже в полный штиль?

Происхождение

Есть несколько теорий, объясняющих возникновение морских и океанических волн. Они образуются из-за:

Чтобы понять механизм образования, нужно вспомнить, что вода волнуется и колеблется вынужденно – в результате физического воздействия. Галька, лодка, рука, коснувшаяся ее, приводят жидкую массу в движение, создавая колебания разной силы.

Характеристики

Волны – это тоже движение воды по поверхности водоема. Они являются результатом сцепления частиц воздуха и жидкости. Поначалу водно-воздушный симбиоз вызывает рябь на поверхности воды, а затем заставляет двигаться водные толщи.

Размер, длина и сила меняются, в зависимости от силы ветра. Во время шторма мощные столпы поднимаются на 8 метров и растягиваются в длину почти на четверть километра.

Иногда сила настолько разрушительная, что обрушивается на прибрежную полосу, вырывает с корнем зонты, душевые и другие пляжные постройки, сносит все на своем пути. И это при том, что формируются колебания за несколько тысяч километров от берега.

Все волны можно разделить на 2 категории:

Ветровые

Ветровые, как следует из названия, образуются под воздействием ветра. Его порывы проносятся по касательной, нагнетая воду и вынуждая ее двигаться. Ветер подталкивает жидкую массу вперед перед собой, но сила тяжести тормозит процесс, толкая ее обратно. Движения на поверхности, возникающие в результате влияния двух сил, напоминают подъемы и спуски. Их пики называются гребнями, а основания – подошвами.

Выяснив, почему образуются на море волны, открытым остался вопрос о том, почему они совершают колебательные движения вверх и вниз? Объяснение простое – непостоянство ветра. Он то стремительно и порывисто налетает, то стихает. Высота гребня, периодичность колебаний напрямую зависят от его силы и мощности. Если скорость перемещения и сила воздушных потоков превышают показатели нормы, поднимается шторм. Еще одна причина – возобновляемая энергия.

Возобновляемая энергия

Иногда на море полный штиль, а волны образуются. Почему? Океанографы и географы объясняют это явление возобновляемой энергией. Водные колебания являются ее источником и способы сохранять потенциал длительное время.

В жизни это выглядит примерно так. Ветер создает определенное количество колебаний в водоеме. Энергии этих колебаний хватит на несколько часов. За это время жидкие образования преодолевают расстояние в десятки километров и «швартуются» в районах, где солнечно, нет ветра, и водоем спокоен.

Стоячие

Стоячие или одиночные волны возникают вследствие толчков на океаническом дне, характерном для землетрясений, извержений вулканов, а также из-за резкого изменения атмосферного давления.

Это явление называется сейши, что переводится с французского языка как «раскачиваться». Сейши характерно для бухт, заливов и некоторых морей, представляет опасность для пляжей, сооружений в прибрежной полосе, пришвартованных у причала кораблей и людей, находящихся на борту.

Конструктивные и деструктивные

Образования, преодолевающие большие расстояния и при этом не меняющие форму и не утрачивающие энергию, ударяются об берег и разбиваются. При этом каждый накат по-разному влияет на прибрежную полосу. Если он намывает берег, то классифицируется как конструктивный.

Деструктивный накат воды обрушивается своей мощью на побережье, разрушая его, постепенно смывая песок и гальку с пляжной полосы. В этом случае природное явление классифицируется как деструктивное.

Деструкция бывает разной разрушительной силы. Иногда она настолько мощная, что обрушивает склоны, раскалывает утесы, разделяет скалы. Со временем даже самые твердые скалы разрушаются. Крупнейший маяк Америки построили на мысе Гаттерас в 1870 году. С тех пор море продвинулось почти на 430 метров в глубину побережья, смыв прибрежную полосу и пляжи. Это лишь один из десятков фактов.

Цунами

Цунами – разновидность деструктивных водных образований, характеризующихся большой разрушительной силой. Скорость их перемещения доходит до 1000 км/ч. Это выше, чем у реактивного самолета. На глубине высота гребня цунами небольшая, но возле берега они снижают скорость, зато наращивают высоту до 20 метров.

В 80% случаев цунами являются следствием подводных землетрясений, в оставшихся 20% — извержений вулканов и оползней. Вследствие землетрясений дно смещается по вертикали: одна его часть опускается, а вторая – параллельно поднимается. На поверхности водоема образуются колебания разной силы.

Аномальные убийцы

Они также известны как блуждающие, монстры, аномальные и больше характерны для океанов.

Еще 30-40 лет назад рассказы моряков об аномальных колебаниях воды считали небылицами, потому что в существовавшие научные теории и расчеты свидетельства очевидцев не укладывались. Высота 21 метр считалась предельной для океанических и морских колебаний.

Первые письменные упоминания о монстрах датированы 1826 годом. А в 1933 году корабль американских ВМС, попавший в затяжной шторм, столкнулся с гигантской волной. Экипаж чудом выжил – очевидцы подтвердили факт. Подобные случаи фиксировались и впоследствии.

1 января 1995 года, когда приборы, установленные на нефтяной платформе, впервые официально зафиксировали аномальный 25,6-метровый водный столп, ученые занялись исследованием явления. За последующие 3 недели исследования произошло еще 10 аналогичных явлений в разных уголках планеты.

Причины образования экстремальных волн до конца не изучены, существуют на уровне гипотез. Одна из теорий объясняет явление эффектами нелинейности, вследствие которых образуются небольшие группы волн и преодолевают большие расстояния, не меняя первоначальной структуры.

Проще говоря, под воздействием внутренних факторов образовалась 20-метровая водная глыба и отправилась за десятки километров, не меняя первоначальной формы. Но, опять же, это одна из теорий. Подтвержденного фактами объяснения пока нет, зато факт явления уже научно подтвержден и не оспаривается.

Источник

Морские волны

Люди порой не замечают большинство явлений природы. Они привыкли, что день сменяет ночь, что после зимы приходят весна, потом лето. Мало кто задумывается, сидя на морском берегу, откуда берутся волны, почему штиль внезапно меняется на легкую рябь, переходящую в буйную стихию.

Почему на море волны

Морская стихия завораживает и не оставляет никого равнодушным. Море и волны — картина, на которую можно смотреть вечно. Недаром известное полотно художника И.К. Айвазовского «Девятый вал» надолго притягивает и не отпускает взгляд.

Морские волны возникают, когда соединяются (сцепляются) между собой частицы воздуха и воды. Сначала воздух скользит по воде, вызывая зыбь, а позже начинают вздыматься тонны воды.

Колебания водной поверхности на море или океане через определенные интервалы времени принято называть волнами.

Гребень — самая высокая точка волны, а место ее образования — подошва. Временной промежуток от одного гребня до другого или от подошвы до подошвы — волновой период. Расстояние между двумя гребнями называют длиной волны.

Существует немало объяснений причин, из-за которых образуются волны в морях и океанах:

Чтобы представить, как появляются морские волны, необходимо понимать, что вода начинает колебаться только под физическим воздействием, принудительно.

Виды морских волн

Существуют классификации явления по следующим признакам:

Ветровые

Виновник их появления — сильный ветер. Величина напрямую зависит от мощи ветра.

Когда ветер ослабевает или прекращается совсем, на морской поверхности появляется зыбь — продолжение колебания по инерции.

Прибой образуется за счет ветровых волн или зыби. Они, передаваясь из глубинных вод открытого моря к берегу, изменяются по форме. Их сила может нарастать, обрушивая на 1м 2 берега до 90 тонн воды. Это очень опасно для плавсредств, пришвартованных у берега.

Внутренние

Появляются под водой. На это влияют разная плотность, степень солености, температура воды. Волновые колебания образуются в том месте, где различные слои воды соприкасаются.

Впервые о них заговорил ученый из Норвегии Нансен, когда проводил исследования за полярным кругом.

Внутренние волны могут быть выше поверхностных в несколько десятков раз, но их скорость ниже. Они обладают мощной разрушительной силой, опасны для подводных лодок, причалов, портовых построек.

Барические

В тех местах, где нередки циклоны, быстро меняется давление в атмосфере, образуются барические волны-одиночки. Проходя несколько сотен километров от того места, где образовались, они с огромной разрушительной силой внезапно обрушиваются на берег.

В 1935 году девятиметровая барическая волна ударила по берегу штата Флорида. Погибли несколько сотен человек. Такие явления часто случаются на индийском, японском, китайском побережьях.

Сейсмические

Подводные землетрясения, извержения вулканов, разломы земной коры на дне океанов вызывают образование сейсмических волновых колебаний. Сначала они не слишком большие, но по мере приближения к берегу становятся огромными. Их называют цунами.

Когда море вдруг отступает от берега не на один километр, это предупреждение о зарождении цунами. Сигнал бедствия, ведь вода возвратится к берегу монстром, уничтожающим все на своем пути.

Приливные

Образуются из-за приливов и отливов, вызываемых Луной. В месте зарождения они не выше двух метров, но приближаясь к берегу, вырастают до 18 м на Северном побережье Атлантики и до 13 м у берегов Охотского моря.

Стоячие (сейши)

Возникают в бухтах, заливах и в отдельных морях. Название сейши (фр. «раскачиваться») упомянул ученый из Швейцарии Франсуа-Альфонс Форель. Зарождение стоячих столбов воды с гребнем является следствием землетрясений, но ветер также причастен к их образованию.

Морская волна, гонимая ветром, сталкивается с той, что вернулась после удара о берег, — так образуются стоячие волны. Их величина зависит от рельефа берега и глубины водоема.

Волны-убийцы

Основная статья по этой ссылке.

Их называют странствующими чудовищами. Чаще всего они возникают в океанах.

Еще полвека назад морякам, рассказывающим о сильных волнах на море: крупных, небывалой высоты, — никто не верил. Научные теории о колебаниях воды в морях и океанах не фиксировали водных столбов выше 21 метра. Позднее участились случаи встреч с громадным водным чудовищем, высота которого превышала 25 метров, поэтому пришлось признать факт существования таких волн.

Факторы, влияющие на их появление, до конца не изучены, объяснения существуют на уровне гипотез.

Где самые большие волны в мире

Общепризнанным местом самых крупных волн в мире является деревушка Назаре, расположенная на побережье Атлантики, где живут португальские рыбаки.

Летом это место ничем не отличается от обычного курорта, куда съезжаются множество туристов. В зимний период народу не убавляется: прибывают серферы-экстремалы, люди, желающие увидеть морских гигантов 30-метровой высоты.

Такие огромные столбы воды — явление редкое, не считая волн-убийц и цунами.

Недалеко от деревни есть самое большое в европейской части подводное ущелье — каньон Назаре. Штормы Северной Атлантики, попадая внутрь ущелья, стремятся на берег. Но поскольку у берега мелководье, не способное остановить эту силу, тонны воды обрушиваются на побережье.

Волнующееся море — удивительное явление природы. Шум прибоя успокаивает, приводит в порядок мысли и чувства. Морская стихия очаровывает красотой и в то же время пугает бессилием человека перед величием природы.

Источник

Детский мир

Чтобы ответить на вопрос, отчего на планете земля появляются бури, давайте с вами проведем один небольшой эксперимент. Давайте нальем в блюдце воду и представим что это море. А теперь наберите полную грудь воздуха и подуйте в блюдце-море, став ураганным ветром. Видите, как задрожала, зарябила в блюдце вода и пошли по ней маленькие волны? Вот точно также настоящее море волнует настоящий сильный ветер.

А теперь прекратите дуть. Видите, как быстро успокоилась вода? Теперь она гладкая и неподвижная, словно зеркало.

Но на самом деле настоящее море таким безмятежно спокойным и неподвижным никогда не бывает. Даже тогда, когда ветра нет совершенно, на берег по-прежнему накатываются морские волны.

Почему так происходит? А потому что хоть на море и безветрие, но причиной прибрежных волн все равно будет ветер. Ведь море такое огромное и бескрайнее, что если где-то за много сотен километров налетел сильный ветер, поднял огромные волны и тут же стих, то море после этого еще очень долго не может обрести покой.

Все дальше, и дальше несутся могучие волны, пока не начнут потихоньку слабеть и до берега докатываются уже в виде небольших водяных наплывов, называемых людьми «прибоем».

Впрочем, этот самый прибой появляется не только от далеких ураганных ветров, но и от прибрежного легкого ветерка, так называемого «бриза». Бризы дуют, словно придерживаясь какого-то своеобразного расписания.

Солнце в течение дня так сильно нагревает берег, что босиком бегать по нему будет слишком горячо. От нагретой земли начинает нагреваться и воздух. Теплый воздух гораздо легче холодного и он поднимается вверх, а его место быстро заполняет холодный, более тяжелый воздух. А этот холодный воздух находится над морем, которое не успевает за день так сильно нагреться, как берег.

И вот ближе к вечеру с моря появляется дуновение ветра – морского бриза. Этот небольшой ветер и поднимает слабые прибрежные волны.

А ночью все получается наоборот. Земля остывает очень быстро, а море продолжает удерживать накопленное за день тепло. Теперь воздух, который над морем поднимается выше, потому что на этот раз он теплее, а холодный воздух с земли устремляется в море на освободившееся место.

Это называется «береговым бризом», который все утро рябит воду и стихает лишь к полудню. Сам по себе бриз довольно безобиден, но когда издалека пронесутся мощные ветра, тогда на синее море и глядеть, то становится страшно. Оно делается неприветливым и хмурым. Огромные волны бьются о берег с неистовой силой, так что гудят и дрожат прибрежные скалы.

Ужасный грохот и рев прибрежных волн заглушает все вокруг. Ведь море такое большое, что ветер гуляет по нему совершенно свободно, поднимая громадные водяные валы и нет у него на пути никаких преград. Так начинаются бури.

Капитаны кораблей, услышав о приближении бури по радио, стараются уйти как можно дальше от эпицентра штормов. Ведь волны могут быть такими большими, что моряки смотрят на них снизу вверх. Иной раз они достигают высоты семиэтажного дома. Поднимет такая волна корабль и понесет, словно щепку со своей кручи вниз.

От тяжелых ударов сотрясается и трещит весь корпус корабля и лопаются крепежи грузов. Многотонные волны, налетая сверху на палубу, сметают все на своем пути. Волны могут быть такой чудовищной силы, что способны даже повредить корабль и затопить его.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Вроде бы банальный вопрос, но есть некоторые интересные нюансы.

Волны возникают по разным причинам: из-за ветра, прохождения судна, падения в воду какого-либо предмета, притяжения Луны, землетрясения, извержения подводного вулкана или схода оползня. Но если от проходящего судна или падения предмета они вызываются вытеснением жидкости, притяжение Луны и Солнца способствует появлению приливных волн, а землетрясение может вызвать цунами, с ветром сложнее.

Вот как это происходит.

Здесь дело в движении воздуха — в нем существуют беспорядочные вихри, маленькие у поверхности и большие вдалеке. При прохождении их над водоемом давление уменьшается, и на его поверхности образуется выпуклость. Ветер начинает давить сильнее на ее наветренный склон, что приводит к разнице давлений, а из-за нее движение воздуха начинает «закачивать» энергию в волну. При этом скорость волны пропорциональна ее длине, то есть чем больше длина, тем больше скорость. Связаны между собой высота волны и ее длина. Поэтому, когда ветер разгоняет волну, скорость ее увеличивается, следовательно, увеличивается длина и высота. Правда, чем ближе скорость волны к скорости ветра, тем меньше энергии может ветер отдать волне. Если же их скорости равны, ветер вовсе не передает волне энергию.

Теперь разберемся, как вообще образуются волны. За их формирование отвечают два физических механизма: сила тяжести и сила поверхностного натяжения. Когда часть воды поднимается, сила тяжести старается вернуть ее обратно, а когда опускается, вытесняет соседние частицы, которые тоже пытаются вернуться обратно. Силе поверхностного натяжения все равно, в какую сторону прогнута поверхность жидкости, она действует в любом случае. В результате частицы воды колеблются подобно маятнику. От них «заражаются» соседние участки, и возникает поверхностная бегущая волна.

Энергия волн хорошо передается только в том направлении, в каком частицы могут свободно перемещаться. На поверхности это делать проще, чем на глубине. Все потому, что воздух не создает никаких ограничений, в то время как на глубине частицы воды находятся в весьма стесненных условиях. Причина — плохая сжимаемость. Из-за нее волны могут перемещаться на большие расстояния по поверхности, но очень быстро затухают вглубь.

Важно, что во время волны частицы жидкости почти не двигаются. На большой глубине траектория их движения имеет форму окружности, на малой — вытянутого горизонтального эллипса. Благодаря этому корабли в гавани, птицы или кусочки дерева качаются на волнах, фактически не перемещаясь по поверхности.

Особый вид поверхностных волн составляют так называемые волны-убийцы — гигантские одиночные волны. Почему они возникают, так до сих пор и неизвестно. Они редко встречаются в природе, и их нельзя смоделировать в лабораторных условиях. Тем не менее большинство ученых считает, что волны-убийцы образуются из-за резкого уменьшения давления над поверхностью моря или океана. Но более тщательное их изучение впереди.

Источник