Меню

Как появляются волны в озере



Как появляются волны в озере

Волны, возникающие в водоемах, являют собой изменение уровня воды, носящие периодический характер в пространстве и во времени.

Волны возникают вследствие таких факторов, как: ветер, вращение Земли, вливание рек в моря и океаны, морские отливы и приливы, быстроходные судовые средства. От воздействия разных факторов зависит длина и скорость возникающих волн. Чем глубже водоем, тем больше будет скорость и длина волны.

При волновом движении задействована только поверхностная вода, если при этом дно водоема глубокое, то они дна не чувствуют.
Поскольку глубина водоема при приближении к берегу постепенно понижается, то и скорость волн к берегу тоже убывает, гребни волн изначально идущие под большим углом к линии берега заворачиваясь, приближаются к берегу уже параллельно. Это называется рефлаксацией. При низкой глубине дна, у берега, волны не могут генерировать.

Так как волны расходятся от источника, а он находится не у береговой линии, то соответственно волны от источника идут к берегу. Хотя возможно и такое, что у берега волн нет, лишь небольшая рябь, а при отдалении от берега волны нарастают и движутся от береговой линии. Это случается при сильных порывах ветра с берега прикрытым лесополосой или крутым склоном.

Вне зависимости от направления ветра, при волнении воды в водоеме у берегов с полой береговой линией уровень воды в водоеме повышается выше среднего и снижается ниже средней отметки уровня воды.

Если уровень воды уменьшается, то вода для того чтобы восполнить его устремляется к берегу. Но при этом нужно иметь в виду, что высокая групповая скорость воды достигается лишь вблизи поверхности потому, что у дна за счет трения скорость значительно снижается. Так как уровень дна повышается по мере приближения к берегу, то вода притекает к береговой линии только по верхнему слою.
Во время большого волнения вне зависимости от направления ветра, около берега возникает циркуляция воды, то есть приток идет по поверхности воды, а отток — вдоль дна. Если уровень дна продолжает снижаться, то отток осуществляется вдоль под поверхностных слоев воды.

При отсутствии ветра групповая скорость волны у берега практически совпадает с фазовой, т.е. наблюдатель может видеть движение гребня волны к берегу.

Posted on Jun. 19th, 2011 at 09:42 pm | Link | Leave a comment | Share | Flag

Источник

Отчего появляются волны?

Отчего появляются волны?

Если вы когда-либо проводили время на берегу водоема, то замечали, наверное, что в тихую погоду на воде почти нет волн, а в ветреный дождливый день – волн много.

Вот как можно объяснить появление волн на воде. Их создает ветер. Для зарождения волны необходима какая-то сила или энергия, и ветер передает такую энергию воде.

Когда мы наблюдаем движение волн – последовательное, одна за другой – кажется, что вода тоже движется вперед. Но если на поверхности воды плавает кусок дерева, мы заметим, что он не двигается вперед вместе с волнами. Он только появляется и исчезает в волнах. Он будет двигаться только при наличии сильного ветра или течения.

Какое же движение происходит в волне? В основном это движение частиц воды вверх-вниз. Это движение передается по направлению к берегу. Например, если у тебя есть веревка, ты можешь создать подобие волны вдоль всей ее длины. Волнообразные движения проходят по всей длине веревки, но частички веревки вперед не движутся.

У самого берега основание волны ударяется о дно, и движение волны замедляется из-за трения. Гребень волны продолжает движение, обрушиваясь вниз и образуя прибой.

У берега волны теряют свою энергию. Постой в волнах у самого берега, и ты поймешь, какой энергией они обладают!

В волнах частицы воды движутся вверх и вперед, толкаемые ветром. Затем сила тяжести заставляет их опускаться и возвращаться в исходное положение. Эти движения воды и заставляют волны передвигаться. Расстояние между гребнями двух волн называется длиной волны, самое нижнее ее положение называется подошвой.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Отчего появляются волны?

Отчего появляются волны? Если вы когда-либо проводили время на берегу водоема, то замечали, наверное, что в тихую погоду на воде почти нет волн, а в ветреный дождливый день — волн много.Вот как можно объяснить появление волн на воде. Их создает ветер. Волна — это способ

Почему появляются бородавки?

Почему появляются бородавки? Практически у каждого, кого вы знаете, есть какой-то «особый способ» избавления от бородавок. Вам расскажут тысячу невероятных вещей и пообещают, что бородавки обязательно исчезнут, если только вы точно будете следовать их наставлениям.Из —

Отчего бывает жар?

Отчего бывает жар? Первое, что делает врач или мама, когда вы чувствуете себя плохо, это измеряют температуру, узнавая, высокая ли она.Наше тело в среднем имеет температуру около 37 °C, когда мы здоровы. При болезни температура поднимается, и мы называем это жаром. Жар

Когда и почему появляются каменные рощи?

Когда и почему появляются каменные рощи? Окаменелые деревья обнаруживают в самых разных районах. Иногда их выкапывают во время земляных работ, иногда встречают лежащими на поверхности.Окаменелые деревья представляют собой остатки древних растительных форм,

Как появляются бестселлеры?

Как появляются бестселлеры? Слово «бестселлер» недавно появилось в русском языке, стало общеупотребительным и в то же время сохранило свое значение — bestseller — то, что лучше всего продается. Обычно так называют ту книгу, которая пользуется повышенным читательским

Как на Земле появляются озера?

Как на Земле появляются озера? Такой вопрос кого-то может удивить. «Разве озера могут исчезать и появляться?» – спросите вы. Оказывается, могут. Такое однажды наблюдал известный русский путешественник Н. М. Пржевальский, который жил еще в XIX веке. Как-то, путешествуя на

Откуда появляются и куда исчезают кометы?

Откуда появляются и куда исчезают кометы? Одно время астрономы считали, что кометы приходят из межзвездного пространства, однако затем выяснилось, что ни одна из наблюдаемых комет не имела вблизи Солнца скорости, превышающей так называемую параболическую, и от этой

Читайте также:  Как образовались вулканические озера примеры

Что такое родимые пятна и как они появляются?

Что такое родимые пятна и как они появляются? (Спрашивает Кэти Веллингтон, Манчестер, Великобритания)Мы по-разному относимся к родимым пятнам. В некоторых культурах считалось, что родимое пятно является знаком исключительности человека – как в хорошем, так и в плохом

Что такое веснушки и почему они появляются?

Что такое веснушки и почему они появляются? (Спрашивает Кэти Веллингтон, Манчестер, Великобритания)Веснушки – мелкие желто-коричневые пятнышки на коже, которые чаще всего бывают на лице и шее. Если пятнышки темно-коричневые или черные, то, возможно, это не веснушки, а

Почему появляются шрамы?

Почему появляются шрамы? (Спрашивает Паула Азур, Филадельфия, Пенсильвания, США)Существует множество различных шрамов и рубцов. У некоторых людей шрамы образуются гораздо легче, и в этом свою роль играет генетика. Тем не менее основным определяющим фактором образования

Откуда появляются кишечные газы?

Откуда появляются кишечные газы? (Спрашивает Э. Перринс, Иствуд, Новый Южный Уэльс, Австралия)Кишечные газы состоят из нескольких компонентов, в частности из воздуха, который мы глотаем во время дыхания и еды. Газы также образуются в результате химических реакций,

Почему появляются близнецы

Почему появляются близнецы Причины появления близнецов — двойняшек и тройняшек — довольно хорошо изучены. Есть близнецы, похожие друг на друга так, что даже родители не всегда могут отличить их. Такие дети появляются на свет потому, что на самых ранних стадиях развития

Когда появляются призраки

Когда появляются призраки Об этой забавной истории сообщила одна американская газета. Семидесятилетнему Джеймсу Брайану каждый вечер при отходе ко сну являлся призрак покойной жены. И всякий раз он по требованию призрака каялся в своих грехах и платил «жене» штраф.

Почему у нас появляются прыщи?

Почему у нас появляются прыщи? Никому не нравится иметь прыщи или угри, и было бы неплохо, если бы мы могли сказать, отчего они появляются и что сделать, чтобы ихизбежать. Но проблема не так проста. И прыщи и угри чаще всего начинаются в волосяных мешочках. Сальные железы

Секрет № 306 Почему появляются угри на коже

Секрет № 306 Почему появляются угри на коже Причиной появления угрей могут быть гормональные нарушения, гиперкератоз (усиленное ороговение внутренней части каналов сальных желез, в результате которого мертвые клетки кожи скапливаются на поверхности кожи и закупоривают

Источник

Откуда берутся гигантские волны-одиночки, способные переламывать целые суда

Хрестоматийная картина Айвазовского «Девятый вал» — о жертвах стихии — знакома, наверное, каждому. Разумеется, в число произведений известного мариниста эта тема попала не случайно: за многие столетия истории мореплавания фольклор оброс легендами о гигантских водяных стенах и провалах.

Как волна-убийца опрокидывает и топит суда, многие могли видеть в голливудском фильме-катастрофе «Идеальный шторм» (The Perfect Storm) — драматической истории о том, как в Северной Атлантике восточнее Ньюфаундленда в результате столкновения двух мощных штормовых фронтов бесследно исчезает рыболовецкая шхуна «Андреа Гейл», унося с собой жизни рыбаков.

Картина Айвазовского «Девятый вал»

По словам редких очевидцев, сумевших пережить буйство стихии, такие волны нередко возникают при вполне благоприятных погодных условиях, не предвещающих, казалось бы, никакой опасности.

Достоверных фактов о чудовищных волнах, неожиданно возникающих в открытом море, сравнительно немного, но тем не менее они накапливаются и требуют объяснения. Волны-убийцы совершенно не похожи на остальные: они в 3−5 раз превышают по высоте обычные волны, рождающиеся при сильном шторме.

Все наслышаны про огромные волны, называемые по‑японски цунами, что дословно означает «большая волна в гавани». Они славятся коварством и разрушительной силой.

Эти грандиозные водные валы, высота которых, как это случилось в 1958 году на Аляске, могут превышать 50 метров, возникают обычно в сейсмоактивных зонах — в результате подводных землетрясений и извержений вулканов, оползней, взрывов, резкого изменения метеоусловий. Подобное явление чаще всего встречается в прибрежных районах Японии, у нас на Дальнем Востоке, в США, Канаде, в регионе Австралии и Полинезии, а иногда даже на Карибах и в Средиземноморье. Японские манускрипты ведут хронологию цунами начиная с 684 года.

Самая страшная из известных волн цунами (24 апреля 1771 года) была зафиксирована на японском острове Исигаки (архипелаг Рюкю) и достигала высоты 85 метров. К счастью, цунами, порождаемые сейсмическими толчками на морском дне и обрушивающиеся на берег, возникают не так уж и часто. Цунами наиболее разрушительны на побережье неподалеку от места зарождения, где их энергия особенно высока. Но они могут совершать и довольно дальние «путешествия».

26 августа 1883 года мощное извержение вулкана Кракатау в Индонезии обрушило на берег волну высотой 45 метров, которая привела к гибели 36 тысяч человек. Энергетика этой катастрофы была равнозначна 500 тысячам атомных бомб типа хиросимской, но большинство разрушений и жертв, как и в случаях с другими цунами, находились на берегу или неподалеку от него. Такие волны обычно быстро затихают в открытом море и не опасны для судов. Волна, возникшая при извержении Кракатау, несколько раз обогнула земной шар, но ее высота не превышала 40 см.

«Сегодня не вызывает сомнения, — говорит крупный российский специалист по теории волн нижегородец Ефим Пеленовский, — что цунами — это результат своеобразного «поршневого» механизма колебания дна океана, вызванного землетрясением, в результате чего выталкивается вверх столб воды. Ее избыточная масса под действием силы тяжести тоже начинает колебаться и вовлекает в эту амплитуду колебаний соседние участки».

Сегодня цунами становится большой проблемой для стран, расположенных на тихоокеанском побережье. И все же гигантские волны-одиночки — это не цунами. Они никак не связаны с сейсмической активностью. Есть версия, что они могут порождаться упавшими в океан метеоритами. Так, ученые полагают, что примерно 100 000 лет назад на побережье Гавайских островов обрушилась волна 300-метровой высоты, вызванная, видимо, падением крупного метеорита. Но это, к счастью, явление чрезвычайно редкое.

Читайте также:  Пропавший город в озере

Частицы воды благодаря их большой подвижности легко выходят из состояния равновесия под действием разного рода сил и совершают колебательные движения. Причинами, вызывающими появление волн, могут быть приливообразующие силы Луны и Солнца, ветер, колебания атмосферного давления, подводные землетрясения или деформации дна. Ветровые волны образуются за счет энергии ветра, передаваемой путем непосредственного давления воздушного потока на наветренные склоны гребней и трения о поверхность воды.

Природа образования волн на водной поверхности была хорошо изучена, смоделирована и описана европейскими учеными в первой половине XIX века. Уже тогда было ясно, что при ветре силой более двух баллов (скоростью свыше четырех узлов) потоки воздуха передают морской ряби энергию, вполне достаточную для образования настоящих волн и зыби.

Если ветер не утихает, волнение постепенно усиливается, так как колебательные движения воды получают дополнительную энергию извне. Высота волны при этом зависит не только от скорости ветра, но и от продолжительности его воздействия, а также от глубины и площади открытой воды.

В справочниках и энциклопедиях приведены высоты волн, характерные для разных океанов. Так, энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона сообщает, что самые большие волны встречаются в области западных ветров Индийского океана (11,5 м) и в восточной части Тихого океана (7,5 м). Однажды такие волны наблюдались у Азорских островов (15 м) и в Тихом океане между Новой Зеландией и Южной Америкой (14 м).

Когда волна, приходящая из открытого моря, выклинивается возвышенным дном, возникает прибой или бурун. На западном побережье экваториальной Африки и возле Мадраса в Индии волны прибоя иногда достигают 22 метров в высоту. Некоторые ученые-океанологи отрицают существование громадных волн-убийц в открытом море, считая, что объективная картина искажается в глазах перепуганных очевидцев. Из-за углубления, которое всегда идет перед волной, возникает особый эффект восприятия, усиливающийся еще и тем, что корабль располагается не горизонтально, то есть параллельно подошве волны, а наклонен к ней. В итоге высота волны может сильно преувеличиваться.

Тем не менее постоянно накапливающиеся факты доказывают обратное. Известно, что разные волны могут взаимодействовать, вызывая усиление и ослабление волнения. Наложение двух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией.

Именно интерференцией ученые объясняют возникновение в некоторых местах океана необыкновенно высоких волн. Они встречаются на «стыке» волн Атлантического и Индийского океанов — у мыса Доброй Надежды, самой южной точки африканского континента, и у мыса Игольный. Здесь встретившиеся волны начинают громоздиться одна на другую, порождая громадные валы. Моряки называют их «кейпроллерами» (от английских слов саре — мыс и roller — вал, большая волна), а океанологи — уединенными или эпизодическими волнами. Кейп-роллеры уничтожают как малые суда, так и огромные танкеры, спортивные яхты и сухогрузы, пассажирские лайнеры. Видимо, именно из-за такой волны потерпело катастрофу у восточного побережья Южной Африки советское транспортное судно «Таганрогский залив» в 1985 году.

Кейпроллеры возникают не только у южной оконечности Африки, но и в районах Ньюфаундлендской банки, у Бермудских островов, у мыса Горн, на окраинах норвежского шельфа и даже у берегов Греции. Если две интерферирующих волны встречают на пути какую-либо преграду — отмель, рифы, остров или берег — выклинивание порождает новую волну, намного превосходящую по высоте своих «родительниц». Из-за отражения волн от различных преград в результате наложения отраженной волны на прямую могут возникать так называемые стоячие волны. В отличие от бегущей волны, в стоячей не происходит течения энергии. Различные участки такой волны колеблются в одной и той же фазе, но с разной амплитудой.

Интерферируя между собой, могут сталкиваться воздушные потоки и морские течения, и тогда их энергия суммируется в виде волн. Вот почему можно встретить суперволны в Гольфстриме, Куросио и других мощных океанских течениях.

Возле пользующегося дурной славой мыса Горн происходит то же самое: быстрые течения сталкиваются с противодействующими ветрами. Однако и механизмы интерференции не могут дать исчерпывающего объяснения причин возникновения волн-великанов.

В разгадке секретов гигантских волн на помощь океанографам пришли физики и математики. Ефим Пелиновский изучил и описал механизм возникновения уединенных стационарных волн, которые называют солитонами (от solitary wave — уединенная волна). Главная особенность солитонов состоит в том, что эти волны-одиночки не меняют своей формы в процессе распространения, даже при взаимодействии с себе подобными. Такие волны могут распространяться на очень большие расстояния без потери своей энергии. Толща воды в океане устроена весьма непросто. Океан неоднороден по вертикали: там имеются слои разной плотности, в каждом из которых могут возникать и распространяться внутренние волны, достигающие высоты в 100 и более метров. Пелиновский считает, что во внутренних слоях океана тоже существуют солитоны, и активно занимается их исследованием и прогнозом.

Крупномасштабные атмосферные воздействия — циклоны и антициклоны — приводят к повышению или понижению поверхности океана в областях низкого и высокого давления. Эта связь получила название закона обратного барометра. Понижение атмосферного давления только на 1 мм ртутного столба может вызвать повышение уровня океана в этом месте на 13 мм. Если же давление падает на десятки миллиметров, что нередко случается во время тайфунов, то на поверхности океана появляется возвышенность в метры или десятки метров, которая, распространяясь, может породить гигантскую волну. Перепады давления могут привести к возникновению резонансных явлений, которые и служат причиной зарождения огромных волн в океане.

Математическое моделирование морских волн проводится сегодня во многих странах мира, ученые предлагают решения, весьма непохожие друг на друга, по‑разному описывая разные типы гигантских волн.

Конечно же, математические модели создаются не только ради объяснения природы волн. Ученые ставят перед собой вполне конкретную цель — научиться спасать от гибели суда и нефтегазовые сооружения на шельфе. А главное — жизнь людей. В конце 90-х Европейский союз создал проект MaxWave — с целью собрать факты и документально подтвердить существование одиночных громадных волн, а также отслеживать, моделировать и прогнозировать их появление, чтобы информировать моряков об опасности. Подобный проект по мониторингу гигантских волн выполняет в США Управление морских исследований, в котором накапливаются постоянные наблюдения, полученные при помощи авиации, спутников и радаров.

Читайте также:  Развитие действия в произведении васюткино озеро

Научные исследования показали, что в среднем одна из 23 волн существенно превосходит другие по своим параметрам. Статистика свидетельствует, что одна уединенная волна, втрое превосходящая по своим параметрам обычную, приходится на 1175 волн, а четырехкратное превышение встречается у одной волны из 300 тысяч нормальных. Однако статистика, к сожалению, не позволяет предсказать появление волны-убийцы.

Последние наблюдения ученых доказывают, что волны-гиганты — не такая уж редкость, и их существование следует учитывать при проектировании судов. В университете Глазго составлен каталог недавних морских катастроф, вызванных волнами-убийцами. Из 60 сверхкрупных судов, затонувших в период с 1969 по 1994 год, 22 грузовых судна длиной более 200 метров стали жертвами гигантских волн. Они проламывали главный грузовой люк и затапливали главный трюм. В этих кораблекрушениях погибло 542 человека. В большой опасности оказываются и нефтяники, так как добыча постепенно перемещается на океанский шельф, а при проектировании нынешних морских платформ и плавучих буровых существование гигантских волн-убийц явно не бралось в расчет.

Источник

Почему волны идут к берегу? — «Как и Почему»

Содержание

  1. Как образуются волны?
  2. Причины появления волн?
  3. Почему волны идут к берегу?
  4. Почему бывают волны, которые идут от берега?
  5. Опасность волн от берега

Морская волна — это движение воды на поверхности, которое появляется через ограниченный период времени.

Как образуются волны?

Морские волны возникают из-за ветра. Если в открытом океане появится буря, то её ветра начнут взаимодействовать с морской поверхностью. Из-за раздувания ветром возникают капиллярные (маленькие) волны. Они двигаются в том же направлении, в котором дует буря.

С усилением воздействия ветра на морскую поверхность, волны сливаются вместе и увеличиваются в размерах. Под постоянным действием ветреных порывов образуется свелл. Свеллом называют группу волн, которые образовались из-за морского шторма.

Интересный факт: до 1995 года учёные практически не проводили никаких исследований, связанных с образованием феномена. Учёным ещё известно далеко не всё об появлениях волн.

Размер волны связан со скоростью ветра, который создал её. Как только волна обрела «заложенные» ветром размеры, она направляется в сторону берега.

Причины появления волн?

Причина появления волны напрямую зависит от её вида.

Всего различают два основных вида:

  • Стоячие. Они возникают из-за толчков на океаническом дне. Причинами толчков могут служить такие факторы: извержения подводных вулканов, резкие скачки атмосферного давления, землетрясения. Такое явление получило название «сейши». Случается оно в морях, заливах, бухтах.
  • Ветровые. Они появляются из-за действия ветровых порывов. Это заставляет морскую поверхность двигаться, но сила тяжести отталкивает воду обратно.

Основание морской волны получило название «подошва», а её верхушка – «гребень».

Почему волны идут к берегу?

Морские волны направляются в сторону берега по одной причине: низкая плотность воздуха. Плотность морской поверхности примерно в 800 раз выше, чем плотность воздуха. Для того, чтобы передать волнам энергию, ветреной порыв должен воздействовать на морскую поверхность длительное количество времени. Если ветер дует со стороны берега, то необходимую плотность он наберёт лишь в открытом океане.

Волны, которые направляются в сторону суши навстречу ветру, тоже появляются в открытом океане. Однако образовываются они в других частях водоёма: там, где ветер дует в сторону берега.

Скорость волны зависит от расстояния до берега: чем волна ближе к суше, тем меньше скорость её приближения. Во время приближения угол гребня волны значительно сокращается в размерах. Такое явление получило название «рефлаксация».

Почему бывают волны, которые идут от берега?

Иногда можно заметить, как волны идут от берега в открытый океан. Это означает, что они направляются не от источника своего образованию к суше, а наоборот – от берега к источнику. Обычно такое явление можно наблюдать у берегов с пологим, низменным берегом.

Прилившая к суше вода может возвращаться обратно в океан или море во время отлива. Такое явления называют «отбойным течением».

Такие волны могут появиться в любом месте берега. Отбойное течение характеризуется большим приливом волн, которые после начинают возвращаться в океан с различной скоростью.

Опасность волн от берега

В большинстве случаев, такие волны двигаются с небольшой скоростью: около четырёх-пяти километров в час. Но они очень опасны, особенно для детей и тех, кто неуверенно плавает.
. Иногда возникают волны, движущиеся со скоростью до пятнадцати километров в час. Если в среднем волны от берега имеют ширину всего в два-три метра, то крупные волны могут быть до пятидесяти метров в ширину, длиной до 400 метров. Такое явления возникает достаточно редко, но может быть опасным для людей, находящихся на суше.

Волны, появляющиеся из-за отбойного течения, называют «рипами» (заимствованное английское слово RIP – название говорит само за себя). Если человек попадает в такое течение, первым делом необходимо успокоиться. Не рекомендуется сопротивляться рипу, лучше подождать, пока он ослабнет. Чаще всего, такая волна начинает ослабевать уже через сто метров от берега. После этого нельзя плыть напрямую к суше, необходимо плыть параллельно ей. Это поможет человеку выйти из области рипа.

Итак, волны всегда идут на берег по причине низкой плотности воздуха. Ветер оказывает на морскую поверхность воздействие, из-за которого вода приходит в активное движение. Они движутся до момента ослабевания течения, некоторые из них так и не доходят до суши.

Источник