Чому на морі з'являються хвилі. Як виникають хвилі? Як виходять хвилі на морі

Звідки беруться величезні хвилі?

Чим зумовлена поява більшості хвиль в океанах і морях, про енергію хвиль і про гігантські хвилі.

Основна причина появи океанічних хвиль вплив вітрів на водну поверхню. Швидкість деяких хвиль може розвинутись і навіть перевищити 95 км на годину. Гребінь від гребеня може бути розділений 300 метрами. Вони проходять поверхнею океану величезні відстані. Більшість їх енергії витрачається ще до того, як вони досягнуть суші, можливо, минаючи при цьому найглибше місце у світі- Маріанську западину. Та й розміри їх стають меншими. А якщо вітер заспокоюється, то й хвилі стають спокійнішими і гладкішими.

Якщо в океані сильний бриз, то висота хвиль зазвичай сягає 3 метрів. Якщо вітер починає ставати штормовим, то вони можуть стати 6 м. При сильному штормовому вітрі їх висота вже може бути вищою 9 м і вони стають крутими, з рясними бризками.

Під час шторму, коли в океані видимість не може, висота хвиль перевищує 12 метрів. А ось під час найсильнішого шторму, коли море суцільно вкрите піною і навіть невеликі кораблі, яхти чи судна (а не те, що риба, навіть найбільша риба) можуть просто загубитися між 14 хвилями.

Удари хвиль

Великі хвилі поступово розмивають береги. Маленькі хвилі можуть потихеньку вирівняти пляж із наносом. Хвилі ударяються об береги під певним кутом, тому нанесення, змите в одному місці, винесеться і буде відкладено на іншому.

Під час сильних ураганів або штормів можуть відбутися такі зміни, що величезні ділянки берега можуть значно трансформуватися раптово.

Та й не лише береги. Колись, у дуже далекому від нас 1755 року, хвилі 30-ти метрової висоти знесли з лиця землі Лісабон, зануривши під тоннами води будівлі міста, перетворивши їх на руїни та занапастивши понад півмільйона людей. І сталося це у велике католицьке свято – День усіх святих.

Хвилі-вбивці

Найбільші хвилі зазвичай спостерігають за Голковою течією (або течією Агульяс), що біля берегів Південної Африки. Тут же була відзначена і найвища хвиля в океані. Її висота склала 34 м. А взагалі найбільша з будь-коли помічених хвиль, була зафіксована лейтенантом Фредеріком Марго на судні, що тримає свій шлях з Маніли в Сан-Дієго. Було це 7 лютого 1933 року. Висота тієї хвилі також була близько 34 метрів. Таким хвиль моряки дали прізвисько «хвилі-вбивці». Як правило, надзвичайно високої хвилі завжди передує така ж глибока западина (або провал). Відомо, що у таких западинах-провалах зникла велика кількість кораблів. До речі, хвилі, що утворюються під час припливів, з припливами і не пов'язані. Вони викликані підводним землетрусом чи виверженням вулкана на морському чи океанічному дні, що створює переміщення величезних мас води і, як наслідок, великі хвилі.

Багато природних явищ людина сприймає як самі собою зрозумілі. Ми звикли до літа, осені, зими, дощу, снігу, хвиль і не замислюємося про причини. І все-таки, чому в морі утворюються хвилі? Чому на водній гладі з'являється бриж навіть у повний штиль?

Походження

Є кілька теорій, що пояснюють виникнення морських та океанічних хвиль. Вони утворюються через:

перепадів атмосферного тиску;
припливів та відливів;
підводних землетрусів та вулканічних вивержень;
рухи суден;
сильний вітер.

Щоб зрозуміти механізм освіти, треба згадати, що вода хвилюється і коливається вимушено – внаслідок фізичної дії. Галька, човен, рука, що торкнулася її, наводять рідку масу в рух, створюючи коливання різної сили.

Характеристики

Хвилі – це також рух води поверхнею водойми. Вони є результатом зчеплення частинок повітря та рідини. Спочатку водно-повітряний симбіоз викликає бриж на поверхні води, а потім змушує рухатися водні товщі.

Розмір, довжина та сила змінюються, залежно від сили вітру. Під час шторму потужні стовпи піднімаються на 8 метрів та розтягуються у довжину майже на чверть кілометра.

Іноді сила настільки руйнівна, що обрушується на прибережну смугу, вириває з коренем парасольки, душові та інші пляжні будівлі, зносить все на своєму шляху. І це при тому, що формуються коливання за кілька тисяч кілометрів від берега.

Усі хвилі можна розділити на 2 категорії:

вітрові;
стоячі.

Вітрові

Вітрові, як випливає з назви, утворюються під впливом вітру. Його пориви проносяться дотичною, нагнітаючи воду і змушуючи її рухатися. Вітер підштовхує рідку масу вперед, але сила тяжіння гальмує процес, штовхаючи її назад. Рухи на поверхні, що виникають внаслідок впливу двох сил, нагадують підйоми та спуски. Їхні вершини називаються гребенями, а основи – підошвами.

З'ясувавши, чому утворюються на морі хвилі, відкритим залишилося питання про те, чому вони здійснюють коливальні рухи вгору та вниз? Пояснення просте - мінливість вітру. Він то стрімко і рвучко налітає, то стихає. Висота гребеня, періодичність коливань безпосередньо залежить від його сили та потужності. Якщо швидкість переміщення та сила повітряних потоків перевищують показники норми, піднімається шторм. Ще одна причина – відновлювана енергія.

Відновлювана енергія

Іноді море повний штиль, а хвилі утворюються. Чому? Океанографи та географи пояснюють це явище відновлюваною енергією. Водні коливання є її джерелом та способи зберігати потенціал тривалий час.

У житті це виглядає приблизно так. Вітер створює певну кількість коливань у водоймі. Енергії цих вагань вистачить на кілька годин. За цей час рідкі утворення долають відстань у десятки кілометрів і «швартуються» в районах, де сонячно, немає вітру, і водоймище спокійне.

Стоячі

Стоячі чи одиночні хвилі виникають внаслідок поштовхів на океанічному дні, характерному для землетрусів, вивержень вулканів, а також через різку зміну атмосферного тиску.

Це явище називається сейші, що перекладається з французької як «розгойдуватися». Сейші характерно для бухт, заток і деяких морів, є небезпекою для пляжів, споруд у прибережній смузі, пришвартованих біля причалу кораблів і людей, що знаходяться на борту.

Конструктивні та деструктивні

Утворення, що долають великі відстані і при цьому не змінюють форму і не втрачають енергію, ударяються об берег і розбиваються. У цьому кожен накат по-різному впливає прибережну смугу. Якщо він намиває берег, класифікується як конструктивний.

Деструктивний накат води обрушується своєю міццю на узбережжі, руйнуючи його, поступово змиваючи пісок та гальку з пляжної смуги. І тут природне явище класифікується як деструктивне.

Деструкція буває різної руйнівної сили. Іноді вона настільки потужна, що обрушує схили, розколює скелі, поділяє скелі. Згодом навіть найтвердіші скелі руйнуються. Найбільший маяк Америки збудували на мисі Гаттерас у 1870 році. З того часу море просунулося майже на 430 метрів у глибину узбережжя, змивши прибережну смугу та пляжі. Це лише один із десятків фактів.

Цунамі – різновид деструктивних водних утворень, що характеризуються великою руйнівною силою. Швидкість їхнього переміщення сягає 1000 км/год. Це вище, ніж реактивний літак. На глибині висота гребеня цунамі невелика, але біля берега вони знижують швидкість, натомість нарощують висоту до 20 метрів.

У 80% випадків цунамі є наслідком підводних землетрусів, у 20% — вивержень вулканів і зсувів. Внаслідок землетрусів дно зміщується по вертикалі: одна його частина опускається, а друга – паралельно піднімається. На поверхні водойми утворюються коливання різної сили.

Аномальні вбивці

Вони також відомі як блукаючі, монстри, аномальні та більше характерні для океанів.

Ще 30-40 років тому розповіді моряків про аномальні коливання води вважали небилицями, тому що в існуючі наукові теорії та розрахунки свідчення очевидців не вкладалися. Висота 21 метр вважалася граничною для океанічних та морських коливань.

Основна причина утворення хвиль - це вітер, що дме над водою. Тому величина хвилі залежить від сили та часу його впливу. З-за вітру частки води піднімаються вгору, часом відриваючись від поверхні, але через деякий час під дією природної сили тяжіння вони неминуче опускаються вниз. Здалеку може здатися, що хвиля рухається вперед, але насправді, якщо ця хвиля, звичайно, це не цунамі, (у цунамі інша природа виникнення) вона лише опускається та піднімається. Так, наприклад, морський птах, що сів на поверхню хвилюючого моря, гойдатиметься на хвилях, але не зрушить з місця.

Лише біля берега, там, де не глибоко, вода рухається вперед, накочуючись на берег. До речі по гребінці бризок з крапель, що відірвалися, що утворюють на хвилі гребінь, досвідчені моряки визначають ступінь хвилювання моря, якщо гребінь і піна на ньому тільки стали утворюватися, значить, хвилювання море 3 бали.

Яку морську хвилю називають накатом.

Хвилі на морі можуть існувати і без вітру це цунамі, викликані природними катаклізмами на кшталт підводних вивержень вулканів, і хвиля, яку моряки називають накатом. Вона утворюється на морі після сильного шторму, коли вітер стих, але за рахунок великої маси води, що прийшла в рух від вітру і явища під назвою резонанс хвилі продовжують розгойдуватися. Потрібно помітити, що такі хвилі не набагато безпечніші за шторм і запросто можуть перекинути корабель або човен з недосвідченими мореплавцями.

Спочатку хвиля з'являється завдяки вітру. Буря, що утворилася у відкритому океані, далеко від берега створить вітру, які почнуть впливати на поверхню води у зв'язку з цим починає виникати бриз. Вітер, його напрям, а також швидкість, всі ці дані можна побачити на картах прогнозу погоди. Вітер починає роздмухувати воду, і почнуть з'являтися "Малі" (капілярні) хвилі, спочатку вони починають рух у напрямку, в якому дме вітер.

Вітер дме на рівну поверхню води, чим довше і сильніше починає дмухати вітер, тим більше впливу на поверхню води. Згодом хвилі з'єднуються і розмір хвилі починає збільшуватися. Постійний вітер починає утворювати великий свел. Вітер робить набагато більше впливу на вже створені хвилі, хоч і не більші- набагато більше, ніж на спокійну гладь води.

Розмір хвиль безпосередньо залежить від швидкості дме вітру, який їх утворює. Вітер, що дме з постійною швидкістю, може згенерувати хвилю порівнянних розмірів. І щойно хвиля набуде розміру, який заклав у неї вітер, вона стає сформованою хвилею, що йде у бік берега.

Хвилі мають різну швидкість та періоди. Хвилі, що мають великий період, рухаються досить швидко і долають більші відстані, ніж побратими, які мають меншу швидкість. У міру віддалення від джерела вітру хвилі з'єднуючись утворюють свелл, що йде у бік берега. Хвилі на які більше вітер не впливає-називаються «Донними хвилями». Це саме ті хвилі, за якими полюють усі серфери.

Що впливає на розмір Свелла? Є три фактори, що впливають на розмір хвиль у відкритому океані:
Швидкість вітру – Чим більша швидкість, тим більше буде хвиля.
Тривалість вітру – чим довше дме вітер, аналогічно минулому фактору – хвиля буде більшою.
Fetch (область покриття вітром) Чим більше область покриття, тим більше утворюється хвиля.
Коли дія вітру на хвилі припиняється, вони починають втрачати свою енергію. Вони продовжуватимуть рухатися до того моменту, поки не уткнуться у виступи дна біля якогось великого океанічного острова і серфер не зловить одну з цих хвиль у разі вдалих збігів обставин.

Існує чинники, що впливають розмір хвиль у конкретному місці. Серед них:
Напрямок свелла - що дозволить хвиль прийти в потрібне нам місце.
Океанське дно - Свелл, що рухається з відкритого океану натикається на підводну гряду скель, або риф - утворює великі хвилі з які можуть закручуватися в трубу. Або неглибокий виступ дна-напроти сповільнить хвилі і вони витратить частину своєї енергії.
Приливний цикл – багато серф-споти залежать від цього явища.

Поверхня морів і океанів рідко буває спокійною: вона, зазвичай, вкрита хвилями, а берега безупинно б'ється прибій.

Дивовижне видовище: масивне вантажне судно, яким грають гігантські штормові хвилі у відкритому океані, здається не більше горіхової шкаралупки. Фільми-катастрофи рясніють подібними картинами — хвиля заввишки з десятиповерховий будинок.

Хвильові коливання поверхні моря виникають під час шторму, коли тривалий поривчастий вітер разом із перепадами атмосферного тиску формує складне хаотичне хвильове полі.

Хвилі, що біжать, кипляча піна прибою

Віддаляючись від циклону, що викликав шторм, можна спостерігати, як змінюється хвильова картина, як хвилі стають більш рівними і стрункими рядами рухаються один за одним в одному напрямку. Ці хвилі називаються хибою. Висота таких хвиль (тобто різниця рівнів між найвищою та найнижчою точками хвилі) та їх довжина (відстань між двома сусідніми вершинами), а також швидкість їх поширення досить постійні. Два гребені може розділяти відстань до 300 м-коду, а у висоту такі хвилі можуть досягати 25 м-коду. Хвильові коливання від таких хвиль поширюються на глибину до 150 м-коду.

З області освіти хвилі хиби поширюються дуже далеко, навіть за повного безвітря. Наприклад, циклони, що проходять біля берегів Ньюфаундленду, викликають хвилі, які за три дні досягають Біскайської затоки біля західних берегів Франції — майже за 3000 км від місця їхнього утворення.

При підході до берега, зі зменшенням глибини, ці хвилі змінюють свій вигляд. Коли хвильові коливання досягають дна, рух хвиль сповільнюється, вони починають деформуватися, що завершується обваленням гребенів. Такі хвилі з нетерпінням чекають на любителів серфінгу. Особливо ефектними вони бувають у тих районах, де морське дно різко знижується біля берега, наприклад, у Гвінейській затоці на заході Африки. Це місце дуже популярне у серфінгістів усього світу.

Припливи: глобальні хвилі

Припливи – явище зовсім іншої природи. Це періодичні коливання рівня моря, добре помітні біля берегів і кожні 12,5 години, що повторюються приблизно. Вони викликані гравітаційним взаємодією вод океану переважно з Місяцем. Період припливів визначається співвідношенням періодів добового обертання Землі навколо своєї осі та обертання Місяця навколо Землі. Сонце також бере участь у освіті припливів, але меншою мірою, ніж Місяць. Незважаючи на перевагу в масі. Сонце надто віддалено від Землі.

Сумарна величина припливів залежить, таким чином, від взаємного розташування Землі, Місяця та Сонця, яке змінюється протягом місяця. Коли вони опиняються на одній лінії (що буває в повний місяць і молодик), припливи досягають максимальних величин. Найвищі припливи спостерігаються у затоці Фанді на узбережжі Канади: різниця між максимальним та мінімальним положеннями рівня моря тут становить близько 19,6 м.