اطلاعات کلی از نظریه امواج باد. روش های محاسبه عناصر امواج باد موج باد ثابت چیست؟

طبقه بندی امواج دریا

طرح

سخنرانی شماره 4. موضوع. امواج دریا

UDC: 656.62.052.4:551.5 (075) Kuznetsov Yu.M. دکتری، دانشیار،

بخش "ناوبری"

1. طبقه بندی امواج دریا.

2. عناصر امواج.

3. تماشای امواج.

در نتیجه تأثیر نیروهای طبیعی مختلف بر روی آب های اقیانوس ها و دریاها، حرکات نوسانی و انتقالی ذرات آب ایجاد می شود.

در زیر امواج دریا این شکل از حرکت متناوب و پیوسته در حال تغییر را درک می‌کنند، که در آن ذرات آب در اطراف موقعیت تعادل خود در نوسان هستند.

امواج دریا بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی می شوند:

اصل و نسبانواع امواج زیر را تشخیص دهید:

باد که تحت تأثیر باد شکل گرفته است

جزر و مد، که تحت تأثیر جاذبه ماه و خورشید به وجود می آید،

Anemobaric، زمانی که سطح سطح دریا از وضعیت تعادل منحرف می شود، که تحت تأثیر باد و تغییرات فشار جو رخ می دهد، ایجاد می شود.

لرزه ای (سونامی) ناشی از زمین لرزه های زیر آب و فوران آتشفشان های زیر آب یا ساحلی،

Shipborne، در طول حرکت کشتی تشکیل شده است.

با توجه به نیروهایی که تمایل دارند ذره آب را به حالت تعادل برگردانند:

امواج مویرگی (امواج)،

گرانشی.

با توجه به عمل نیرو پس از تشکیل موج:

آزاد (زور متوقف شد)،

اجباری (عمل زور متوقف نشده است.

با تغییر عناصر در طول زمان:

مستقر (عناصر آنها را تغییر ندهید)

ناپایدار، در حال توسعه، محو شدن، (تغییر عناصر خود در زمان).

بر اساس مکان در ستون آب:

سطح، برخاسته از سطح دریا ,

داخلی، برخاسته در عمق.

بر اساس فرم:

دو بعدی، نشان دهنده شفت های موازی طولانی که پشت سر هم قرار دارند،

سه بعدی، بدون تشکیل شفت های موازی. طول تاج متناسب با طول موج (امواج باد) است.

منفرد (تک) که فقط یک تاج گنبدی شکل بدون پایه موج دارد.

با نسبت طول موج و عمق دریا:

کوتاه (طول موج بسیار کمتر از عمق دریا است)

طولانی (طول موج بسیار بیشتر از عمق دریا است).

با حرکت دادن شکل موج:

Translational که با حرکت قابل مشاهده پروفیل موج مشخص می شود ذرات آب در مدارهای دایره ای حرکت می کنند.

ایستاده (سیشا)، در فضا حرکت نکنید. ذرات آب فقط در جهت عمودی حرکت می کنند. سیچ زمانی اتفاق می‌افتد که سطح آب در یک انتهای بدنه آب بالا می‌رود و به طور همزمان در سمت دیگر پایین می‌آید، معمولاً پس از توقف باد.

در حوضه های کوچک (در یک بندر، یک خلیج و غیره)، ممکن است در هنگام عبور کشتی ها سیخ رخ دهد.

غالباً در دریاها و اقیانوس ها، دریانوردان مجبورند با امواج باد مقابله کنند، که باعث غلت زدن کشتی، آبگرفتگی عرشه، کاهش سرعت و در طوفان شدید باعث آسیب می شود که منجر به مرگ کشتی می شود.

امواج باد به سه نوع اصلی تقسیم می شوند:

باد- این هیجانی است که با وزش باد در یک مکان معین در یک لحظه خاص ایجاد می شود. با ضعیف شدن یا قطع کامل باد، هیجان تبدیل به تورم می شود.

تورم- این موجی است که پس از ضعیف شدن یا قطع شدن باد به صورت امواج آزاد به صورت اینرسی منتشر می شود. به تورمی که در هنگام آرامش گسترش می یابد ورم مرده می گویند. امواج متورم معمولاً طولانی تر از امواج باد، ملایم تر و شکل تقریباً متقارن هستند. جهت تورم ممکن است با جهت باد متفاوت باشد و غالباً تورم به سمت باد یا در زاویه قائمه با آن منتشر می شود.

موج سواری- اینها امواجی هستند که توسط امواج باد ایجاد می شوند یا در نزدیکی ساحل متورم می شوند. امواج از آب های عمیق دریای آزاد به سمت ساحل در آب های کم عمق پخش می شوند. امواج سه بعدی به امواج دو بعدی تبدیل می شوند که شکل تاج های بلندی به موازات یکدیگر دارند، ارتفاع، شیب و نیروی تخریبی آنها افزایش می یابد. در منطقه موج سواری، لحظات واژگونی و واژگونی رخ می دهد که برای کشتی های آبی خطرناک است.

بنابراین، دریانوردی در منطقه کم عمق ساحلی و فرود در اینجا بسیار دشوار، خطرناک و گاهی غیرممکن است.

هشدارهای زیر آب می تواند باشد شکن ها

شکن پدیده ای است که در آن امواج واژگون می شوند و بر فراز سوله ها، کرانه ها، صخره ها و سایر ارتفاعات پایین می شکنند.

یک نوع موج است جمعیت -این برخورد امواج از جهات مختلف است که در نتیجه جهت حرکت مشخصی را از دست می دهند و به صورت امواج ایستاده تصادفی هستند.

هر موج با عناصر خاصی مشخص می شود، مانند:

تاجامواج - بخشی از موج که بالاتر از سطح آرام قرار دارد.

راسامواج - بالاترین نقطه تاج موج.

توخالیامواج - بخشی از موج که در زیر سطح آرام قرار دارد.

امواج با عناصر زیر مشخص می شوند (شکل 1):

برنج. 1 عناصر موج

کف - پایین ترین نقطه توخالی موج؛

ارتفاع ساعت- فاصله عمودی از پایین تا بالای موج؛

طول λ - فاصله افقی بین بالای دو برجستگی مجاور.

تند بودن - نسبت ارتفاع موج به طول آن ()؛

دوره زمانی τ - فاصله زمانی بین عبور دو راس مجاور از یک نقطه ثابت.

جبهه - خطی که در امتداد تاج یک موج مشخص می گذرد. یک خط عمود بر جبهه موج، پرتو موج نامیده می شود.

سرعت انتشار ج - مسافت طی شده توسط یک نقطه مشخص از موج در واحد زمان؛

جهت انتشار - زاویه اندازه گیری شده از شمال در جهت حرکت امواج (یا روم واقعی، از جایی که امواج حرکت می کنند).

بر اساس تئوری هیدرودینامیکی امواج، فرمول هایی به دست می آید که عناصر جداگانه امواج را در آب های عمیق (زمانی که عمق دریا >) مرتبط می کند.

با= 1.56 τ،

λ = 0.64 با 2 ,

τ = 0.64 با،

ارتفاع موج به طور مستقیم اندازه گیری می شود یا تقریباً با استفاده از یک نوموگرام خاص تعیین می شود.

مشخص شده است که با عمق، امواج به سرعت فروکش کرده و تا عمقی برابر با طول موج منتشر می شوند. بنابراین، در عمقی معادل نصف طول موج، ارتفاع موج 23 برابر کمتر از سطح و در عمقی برابر با طول موج، 535 برابر است.

در ناوبری باید در نظر داشت که امواج بزرگ زمانی رخ می دهند که باد بسیار شدیدی با جهت ثابت برای مدت طولانی می وزد.

(بیش از یک روز)، در حوضه هایی با اندازه و عمق قابل توجه و در ناحیه ساحلی، تشکیل موج، علاوه بر عمق، به شدت تحت تأثیر آرایش خط ساحلی و جهت وزش باد نسبت به ساحل (باد از ساحل یا از دریا) است.

بررسی الگوهای امواج باد نه تنها از منظر علوم بنیادی، بلکه از منظر نیازهای عملی مانند ناوبری، ساخت سازه های هیدرولیکی، مجتمع های بندری و محاسبه تجهیزات فنی میادین نفت و گاز در قفسه جالب است. حدود 80 درصد از ذخایر اثبات شده نفت و گاز در کف اقیانوس ها و دریاها متمرکز شده است و ساخت سکوهای دریایی و حفاری دریایی به داده های قابل اعتماد در مورد رژیم موج باد نیاز دارد. آگاهی از اندازه امواج محدود کننده در مناطق مختلف آبی اقیانوس جهانی نیز برای اطمینان از ایمنی ناوبری در این مکان ها ضروری است.

امواج باد پدیده ای است که در سطح هر آب ظاهر می شود. مقیاس این پدیده برای مخازن مختلف متفاوت خواهد بود. لئوناردو داوینچی زمانی نوشت: «... یک موج از محل مبدأ خود می گذرد، اما آب از جای خود حرکت نمی کند. مانند امواجی که در ماه مه در مزارع در اثر جریان بادها ایجاد می شود، به نظر می رسد که امواج در سراسر مزرعه می چرخند، در حالی که مزارع جای خود را ترک نمی کنند. این ویژگی امواج باد

194_______________________ فصل 10 امواج در اقیانوس ________________________

از اهمیت عملی فوق‌العاده‌ای برخوردار است: اگر همراه با شکل، یعنی موج، جرم، یعنی آب نیز حرکت می‌کرد، حتی یک کشتی نمی‌توانست در برابر امواج حرکت کند. امواج باد معمولا به سه نوع تقسیم می شوند:

امواج باد که تحت مستقیم هستند
عمل باد؛

امواج متورم کننده ای که پس از قطع باد مشاهده می شوند
ra یا پس از خروج امواج از منطقه عمل باد.

هنگامی که امواج باد بر روی امواج متورم قرار می گیرند، تورم مختلط

از آنجایی که بادهای روی اقیانوس ها و دریاها، به ویژه در عرض های جغرافیایی معتدل، از نظر سرعت و جهت متغیر هستند، امواج باد از نظر مکانی ناهمگن و به طور قابل توجهی در زمان متغیر هستند. در این مورد، میدان‌های موجی حتی ناهمگن‌تر از میدان‌های باد هستند، زیرا امواج می‌توانند به طور همزمان از مناطق مختلف (با موقعیت‌های متفاوت) به یک منطقه وارد شوند.

اگر با دقت به سطح ناهموار دریا نگاه کنید، می توانید به این نتیجه برسید که امواج بدون هیچ نظم قابل مشاهده ای جایگزین یکدیگر می شوند - یک موج حتی بزرگتر، یا شاید یک موج بسیار کوچک، می تواند پس از یک موج بزرگ بیاید. گاهی اوقات چندین موج بزرگ پشت سر هم می آیند و گاهی اوقات سطحی تقریباً آرام بین امواج وجود دارد. تنوع زیاد پیکربندی سطح ناهموار دریا، به ویژه در مورد امواج مختلط (و این رایج ترین حالت است) باعث شد فیزیکدان مشهور انگلیسی، لرد تامسون، اعلام کند که "... قانون اساسی امواج باد، فقدان آشکار هر قانونی است." و در واقع، تا به امروز ما نمی‌توانیم با قطعیت توالی تناوب امواج منفرد را حتی بر اساس یکی از ویژگی‌ها، مثلاً بر حسب ارتفاع، پیش‌بینی کنیم، و به ویژگی‌های دیگر، مانند شکل برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌ها و غیره اشاره نکنیم.

هنگامی که دو نوسان هارمونیک اضافه می شود که فرکانس های آنها به اندازه کافی نزدیک است، یک نوسان غیر هارمونیک رخ می دهد که ضربان نامیده می شود، که با تغییر دوره ای در شدت با فرکانس برابر با تفاوت بین نوسانات برهم کنش مشخص می شود (شکل 10 2). چیزی مشابه در امواج باد مشاهده می شود. از آنجایی که امواج از مناطق مختلف به هر منطقه می آیند و فرکانس آنها می تواند باشد

چ. 10. امواج در اقیانوس 197

سواحل جنوب شرقی آفریقا معروف است - در اینجا بادهای قوی امواج بزرگ را پراکنده می کنند، از جنوب متورم می شوند و جریان شمالی - همه اینها شرایط غیرعادی دشواری را برای شنا ایجاد می کند. بارتولومئو دیاس که قبلاً به سفر او اشاره شد، در این منطقه از اقیانوس به مدت دو هفته در برابر هیجان شدید مقاومت کرد و طبق افسانه ها روح خود را به شیطان فروخت تا از این مکان عبور کند. در آن زمان آن را کمک کرد.دیاس از این مکان گذشت و آن را دماغه طوفان نامید، اما دو سال بعد در آنجا درگذشت. پادشاه پرتغال، جوآن دوم، دماغه طوفان ها را به دماغه امید نیک تغییر نام داد، زیرا در پشت آن امیدی وجود داشت که از طریق دریا به هند برسد. با این شنل است که منشاء افسانه "هلندی پرنده" پیوند می خورد. در اینجا است که امواج تک کشنده مشاهده می شود که در نتیجه تعامل امواج و جریان ها تشکیل می شوند. این امواج نشان دهنده تند تند آب هستند، شیب جلویی بسیار تند و فرورفتگی نسبتا ملایمی دارند. ارتفاع آنها می تواند از 15-20 متر تجاوز کند، در حالی که اغلب در دریاهای نسبتا آرام رخ می دهند. امواج در این منطقه خطری جدی برای کشتی های مدرن است. امواج در طوفان های گرمسیری و طوفان ها نیز خطر بزرگی را به همراه دارند.

علم امواج به عنوان یکی از بخش های هیدرودینامیک کلاسیک و تا دهه 50 قرن بیستم بوجود آمد و توسعه یافت. عملاً شروع به توصیف چنین اختلال پیچیده ای مانند امواج باد در سطح مخازن نکرد. درجه هیجان عمدتاً در مقیاس بوفور با چشم ارزیابی شد (جدول 10.3).

در آغاز قرن XX. با انتقال از ناوگان قایقرانی به ناوگان بخار، تعداد حوادث و تلفات کشتی ها تا حدودی کاهش یافت (250-300 کشتی در سال وجود داشت، ~ 150 کشتی بود) و دست کم گرفتن نیروهای طبیعی در تعیین ایمنی ناوبری ظاهر شد. در میان کشتی سازان اوایل قرن بیستم. این عقیده وجود داشت که "نیروهای عناصر در مقابل کشتی های بادوام جدید تسلیم می شوند." این عقیده به قیمت جان بسیاری از ملوانان تمام شد. امواج دریا یک پدیده نسبتاً وحشتناک طبیعت است و طبیعت غفلت را تحمل نمی کند و اغلب از مردم انتقام می گیرد و در نتیجه تمایل مردم را برای درک بهتر و عمیق تر قوانین آن آغاز می کند.

روی میز. جدول 10.4 تعداد کشتی های تلف شده به دلیل طوفان و سایر شرایط نامطلوب آب و هواشناسی را که عمدتاً با دریاهای سنگین مرتبط است، برای دوره 1975 تا 1979 نشان می دهد. این نمونه فقط به کشتی های تجاری نسبتاً بزرگ (بیش از 500 تن ثبتی) اشاره دارد. تعداد تصادفات در کشتی های کوچکتر در مدت مشابه با یک عدد چهار رقمی تعیین می شود. مشخص شد که

چ. 10. امواج در اقیانوس 199

برای اندازه‌گیری امواج معمولاً از ضبط‌کننده‌های موج شناور شتاب‌سنجی مبتنی بر اکو صداگیر صوتی و ضبط‌کننده‌های امواج هیدرواستاتیک استفاده می‌شود. ضبط کننده های موج معمولاً میانگین و حداکثر ارتفاع امواج، دوره متوسط ​​و طول موج، طیف فرکانسی امواج را اندازه گیری می کنند.

در یک ضبط کننده موج شتاب سنجی، عناصر موج با ادغام مضاعف سیگنال دریافتی از سنسور شتاب سنجی تعیین می شوند. رایج ترین ضبط کننده های امواج خارجی بر اساس این اصل چیده شده اند. اصل عملکرد ضبط کننده های امواج هیدرواستاتیک بر اساس اتصال نوسانات هیدرواستاتیک در عمق معین با ویژگی های نوسانات سطح موج است.

اکولوکیشن زمانی استفاده می شود که مقادیر لحظه ای ارتفاع سطح آب را از یک شناور شناور آزاد یا لنگر (پژواک گیر مستقیم) به صدا درآورد. ضبط کننده های موج، که اصل عملکرد آنها مبتنی بر اکولوکاسیون معکوس است، صدای رابط آب و هوا را از زیر آب انجام می دهند.

رادارهای دیافراگم مصنوعی، ارتفاع سنج های نصب شده بر روی ماهواره ها، اندازه گیری ویژگی های اصلی امواج باد را ممکن می سازد. روش های از راه دور امکان به دست آوردن ویژگی های امواج باد در مناطق وسیع را فراهم می کند. بر اساس چنین اندازه گیری ها، اطلس های مدرن امواج باد ایجاد می شود. بینش داده های موج را می توان از http://www.waveclimate.com به دست آورد.

همانطور که تاریخ توسعه دانش بنیادی ما در مورد امواج نشان داده است، ارتباط نزدیک بین مطالعات نظری، تجربی و میدانی ضروری است.

باد مهمترین پارامتری است که ویژگی های هندسی امواج به آن بستگی دارد. با این حال، با یک باد ثابت و نسبتا طولانی، میانگین ویژگی های امواج در طول مسیر انتشار آنها افزایش می یابد، در حالی که تحت تأثیر باد قرار دارند. این مسیر را طول شتاب باد یا به سادگی شتاب می نامند. مشکلات رصد امواج دریا و ثبت آنها در شرایط طبیعی، دانشمندان را وادار کرد تا به مدل‌سازی آزمایشگاهی امواج باد روی آورند. در روزهای اولیه مطالعه امواج دریا، مدل‌سازی آزمایشگاهی تقریباً تنها منبع مشخصه‌های کمی امواج بود. با این حال، معلوم شد که این منبع بسیار محدود است - و در اینجا دلیل آن است. مشکل اصلی در مدل‌سازی آزمایشگاهی امواج، اطمینان از شتاب موج به اندازه کافی بزرگ است، یعنی لازم است فلوم‌های طولانی داشته باشیم. پارامترهای موج متوسط ​​معمولاً با زمان و

208_______________________ چ. 10. امواج در اقیانوس _________________________________

در این حالت، هر جزء طیفی به حداکثر می رسد، سپس به حداقل کاهش می یابد، و در نهایت، به یک مقدار تعادل می رسد. به این افکت، اثر overshoot گفته می شود. با اندازه گیری در شرایط طبیعی و آزمایشگاهی شناسایی شد. بخش جلویی طیف در نتیجه توسعه نمایی اجزای آن و مکانیسم توزیع مجدد غیرخطی انرژی بین اجزای طیفی تشکیل می شود. معادله تعادل انرژی باد به تفصیل در تک نگاری ها در نظر گرفته شده است.

معروف ترین و مورد مطالعه ترین نوع امواج بلند جزر و مد هستند. جزر و مد توسط نیروهای گرانشی ماه و خورشید ایجاد می شود. در اقیانوس ها و دریاها جزر و مد به صورت نوسانات دوره ای در سطح سطح آب و جریان ها ظاهر می شود. حرکات جزر و مدی نیز در اتمسفر و تغییر شکل های جزر و مدی در زمین جامد وجود دارد، اما در اینجا آنها نسبت به اقیانوس کمتر مشخص هستند.

در مناطق ساحلی، بزرگی نوسانات سطح به 5-10 متر می رسد. حداکثر مقادیر نوسانات سطح در خلیج فاندی (کانادا) - 18 متر به دست می آید. در سواحل روسیه، بالاترین جزر و مد در خلیج پنژینا مشاهده می شود - 12.9 متر. سرعت جریان های جزر و مدی به 15 کیلومتر در ساعت می رسد. در اقیانوس باز، نوسانات در سطح و سرعت جریان ها بسیار کمتر است.

نیروی جزر و مدی ماه تقریباً دو برابر خورشید است. اجزای عمودی نیروی جزر و مدی بسیار کوچکتر از نیروی گرانش هستند، بنابراین تأثیر آنها ناچیز است. اما جزء افقی نیروی جزر و مدی باعث حرکات قابل توجه ذرات آب می شود که خود را به شکل جزر و مد نشان می دهد.

عمل ترکیبی ماه و خورشید منجر به تشکیل اشکال پیچیده نوسانات سطح می شود. انواع اصلی جزر و مد زیر وجود دارد: نیمه روزانه، روزانه، مختلط، غیر عادی. در جزر و مد نیمه شبانه، دوره نوسان سطح آب برابر با نصف روز قمری است. دامنه جزر و مد نیمه روزانه با توجه به فازهای ماه متفاوت است. جزر و مد نیمه شبانه بیشتر در اقیانوس ها دیده می شود. دوره نوسانات سطح در جزر و مد روزانه برابر با روزهای قمری است. دامنه جزر و مد روزانه به انحراف ماه بستگی دارد. جزر و مدهای مختلط به دو دسته نیمه روزانه نامنظم و روزانه نامنظم تقسیم می شوند. جزر و مد غیرعادی

چ. 10. امواج در اقیانوس 209

آنها انواع مختلفی دارند، اما همه آنها در اقیانوس ها بسیار نادر هستند.

برای تمرین دریایی، پیش‌بینی (یا پیش‌محاسبه) سطح جزر و مد از اهمیت زیادی برخوردار است. پیش بینی جزر و مد بر اساس تحلیل هارمونیک مشاهدات نوسانات سطح است. با جدا کردن اجزای هارمونیک اصلی با توجه به داده های مشاهده ای، سطح در آینده محاسبه می شود. کاملترین بسط هارمونیک پتانسیل تشکیل جزر و مد، که توسط A. Dudson انجام شده است، شامل بیش از 750 جزء است. روش‌های پیش‌بینی جزر و مد به تفصیل در مورد بحث قرار گرفته‌اند.

اولین تئوری جزر و مد توسط I. Newton ارائه شد و ایستا نامیده می شود. در تئوری ایستا، اقیانوس را پوشاننده تمام زمین می دانند که غیرقابل تغییر شکل، آب غیر لزج و بدون اینرسی در نظر گرفته می شود. با وجود اقیانوسی که تمام زمین را پوشانده است، جزر و مد ساکن با پتانسیل جزر و مد در یک عامل ثابت توصیف می شود. سطح آب اقیانوس با به اصطلاح "بیضی جزر و مدی" توصیف می شود که محور اصلی آن به نور آشفته (ماه، خورشید) هدایت می شود و آن را دنبال می کند. زمین حول محور خود و درون این «بیضی جزر و مدی» می چرخد. نظریه ایستا، با وجود ضعف مفروضات اساسی، به درستی خواص اساسی جزر و مد را توصیف می کند.

یک نظریه دینامیکی کامل‌تر از جزر و مد، که قبلاً حرکت امواج در اقیانوس را در نظر می‌گیرد، توسط لاپلاس ساخته شد. در تئوری دینامیک معادلات حرکت و معادله پیوستگی به شکل معادلات جزر و مد لاپلاس نوشته می شود. معادلات جزر و مدی لاپلاس معادلات دیفرانسیل جزئی هستند که در یک سیستم مختصات کروی نوشته شده اند، بنابراین راه حل تحلیلی آنها را فقط برای موارد ایده آل می توان به دست آورد، مانند یک کانال عمیق باریک که کل زمین را احاطه کرده است (به اصطلاح نظریه جزر و مد کانال). برای مناطق کوچک آب، معادلات جزر و مد لاپلاس را می توان در سیستم مختصات دکارتی نوشت. نتایج محاسبات جزر و مد در اقیانوس جهانی در قالب نقشه های ویژه ای ارائه شده است که موقعیت تاج موج جزر و مدی در زمان های مختلف (معمولا قمری) بر روی آن ترسیم شده است. نمودارهای جزر و مد مدرن بر اساس روش های عددی و با در نظر گرفتن داده های رصدی ساخته شده اند.

210 چ. 10 امواج در اقیانوس

تئوری موج بلند بر این فرض استوار است که عمق مایع است اچدر مقایسه با طول موج A کوچک است، یعنی. الف ^> ن.تئوری امواج بلند پدیده های جزر و مدی، امواج سونامی، و همچنین امواج باد و موج های انتشار در آب های کم عمق را توصیف می کند. امواج بلند همچنین شامل امواج سیل و بورا می باشد که در مخازن و رودخانه ها مشاهده می شود.

دامنه موج بلند آبسیار کوچکتر از طول آنها A th را می توان با استفاده از تئوری خطی توصیف کرد. اگر این شرایط برآورده نشد، باید اثرات غیرخطی را در نظر گرفت.

سونامی در لغت به معنای "موج بزرگ در بندر" در ژاپنی است. سونامی معمولاً به عنوان امواج گرانشی در دریا به دلیل اختلالات کوتاه مدت و در مقیاس بزرگ (زلزله های زیر آب، آتشفشان های زیر آب، رانش زمین، سقوط شهاب سنگ ها در آب، قطعات سنگ، انفجار در آب، تغییر شدید در شرایط جوی و غیره) شناخته می شود.

مدت زمان مشخصه یک موج سونامی 10-100 دقیقه است. طول - 10-1000 کیلومتر؛ سرعت انتشار L™Am,m ..

شتاب گرانش، من عمق هستم و ارتفاع در طول ساحل می تواند به ده ها متر برسد. این امواج بسیار طولانی هستند، در اولین تقریب، نظریه «آب کم عمق» برای آنها قابل اجرا است.

از نظر تعداد مرگ و میر در سال در نتیجه بلایای طبیعی روی زمین، سونامی پس از سیل، طوفان، زلزله و خشکسالی در رتبه پنجم قرار دارد. توزیع سونامی در سراسر مناطق با ناهمگونی شدید مشخص می شود؛ تعداد اصلی سونامی ها در دریاهای اقیانوس آرام رخ می دهد.

توزیع سونامی در اقیانوس ها و دریاها به شرح زیر است:

اقیانوس آرام (حومه آن) 75٪

مناقیانوس اطلس 9%

اقیانوس هند 3%

دریای مدیترانه 12%

دریاهای دیگر 1%

به منظور دریافت ایده ای از سونامی، ویژگی های بزرگترین سونامی ها را در یک بازه زمانی صد ساله (1880-1980) در جدول ارائه می دهیم. 10 6.

برای طبقه بندی سونامی، آکادمیسین S.L. Soloviev یک مقیاس نیمه کمی (بر اساس تجزیه و تحلیل سونامی های تاریخی) را پیشنهاد کرد که بر اساس ارتفاع افزایش سطح است.

سونامی فاجعه بار(شدت 4). متوسط ​​افزایش سطح در یک بخش ساحلی به طول 400 کیلومتر (یا بیشتر) به 8 متر می رسد. امواج در برخی نقاط ارتفاع 20-30 متر دارند. تمام سازه های ساحل تخریب می شوند. چنین سونامی در سراسر سواحل اقیانوس آرام رخ می دهد.

سونامی بسیار قوی(شدت 3). در ساحل به طول 200-400 کیلومتر، آب 4-8 متر بالا می رود، در برخی نقاط به 11 متر می رسد. چنین سونامی در بیشتر اقیانوس ها مشاهده می شود.

سونامی شدید(شدت 2). در سواحل به طول 80-200 کیلومتر، میانگین افزایش سطح آب 2-4 متر و در برخی نقاط 3-6 متر است.

سونامی های متوسط(شدت 1). در منطقه 70-80 کیلومتری آب 1-2 متر بالا می رود.

سونامی ضعیف(شدت 0). افزایش سطح کمتر از 1 متر

212 چ. 10 امواج در اقیانوس

سایر سونامی ها دارای شدت 1- تا 5- هستند.

هر چه سونامی قوی تر باشد، کمتر اتفاق می افتد. سونامی با شدت 4 هر 10 سال یک بار و در اقیانوس آرام رخ می دهد. شدت 3 - هر 3 سال یک بار. شدت 2 - 1 بار در 2 سال؛ شدت 1 - 1 بار در سال؛ شدت 0-4 بار در سال.

علل اصلی سونامی زلزله، انفجار جزایر آتشفشانی و فوران آتشفشان های زیر آب، رانش زمین و رانش زمین است. اجازه دهید به طور خلاصه این دلایل را جداگانه بررسی کنیم.

حدود 85 درصد سونامی ها در اثر زمین لرزه های زیر آب ایجاد می شوند. این به دلیل لرزه خیز بودن بسیاری از مناطق اقیانوسی است. به طور متوسط ​​سالانه 100000 زلزله رخ می دهد که 100 مورد آن فاجعه آمیز است. به طور متوسط، هر 10 سال یک بار، یک زلزله باعث ایجاد سونامی در اقیانوس آرام با ارتفاع (متوسط) تا 8 متر (در برخی نقاط تا 20-30 متر) (شدت 4) می شود. یک سونامی با ارتفاع 4-8 متر (با منشاء لرزه ای) هر 3 سال یکبار، 2-4 متر ارتفاع - سالانه رخ می دهد.

در خاور دور (RF) به مدت 10 سال 3-4 سونامی با ارتفاع بیش از 2 متر وجود دارد. غم انگیزترین سونامی روسیه در 4 نوامبر 1952 در Severo-Kurilsk رخ داد. شهر تقریباً به طور کامل ویران شد. زمین لرزه ای از شب شروع شد، حدود 40 دقیقه پس از پایان آن، یک چاه آب بر روی شهر فرو ریخت که پس از چند دقیقه فروکش کرد. بستر دریا تا چند صد متر در معرض دید قرار گرفت، اما پس از حدود 20 دقیقه، موجی به ارتفاع بیش از 10 متر به شهر برخورد کرد که تقریباً هر چیزی را که در مسیرش بود ویران کرد. موج پس از انعکاس از تپه های اطراف شهر، به سمت دشتی که مرکز شهر در گذشته بود، غلتید و تخریب را کامل کرد. سونامی ساکنان شهر را غافلگیر کرد.

دو ناحیه از منابع زلزله بر روی زمین وجود دارد. یکی در جهت نصف النهار واقع شده و در امتداد سواحل شرقی و غربی اقیانوس آرام قرار دارد. این منطقه بخش عمده ای از سونامی (تا 80٪) را می دهد. منطقه دوم منابع زلزله موقعیت عرضی را اشغال می کند - آپنین، آلپ، کارپات، قفقاز، تین شان. در این منطقه، سونامی در سواحل مدیترانه، دریای آدریاتیک، عربستان، دریای سیاه، در قسمت شمالی اقیانوس هند رخ می دهد. کمتر از 20 درصد از تمام سونامی ها در این منطقه رخ می دهد.

مکانیسم ایجاد سونامی در هنگام زلزله به شرح زیر است. دلیل اصلی تغییر سریع در تسکین بستر دریا است

چ. 10 امواج در اقیانوس 213

(تغییر)، باعث انحراف سطح اقیانوس از وضعیت تعادل می شود. با توجه به تراکم پذیری کم آب، کاهش یا افزایش سریع توده آب قابل توجهی در ناحیه حرکت وجود دارد. آشفتگی های حاصل به شکل امواج گرانشی طولانی منتشر می شوند.

برای توصیف کمی از شدت و بزرگی زلزله استفاده می شود. شدت در نقاط (مقیاس 12 نقطه ای MSK-64) ارزیابی می شود. (ژاپن دارای مقیاس 7 درجه ای است). نقطه - واحد اندازه گیری لرزش زمین، خاک. مشخصه اصلی که شدت را تعیین می کند واکنش خاک به امواج لرزه ای است. انرژی یک زلزله با بزرگی تعیین می شود م.

مهمترین وظیفه در پیش بینی سونامی با منشاء لرزه ای، ایجاد علائم سونامی زایی زلزله است. اکنون اعتقاد بر این است که اگر بزرگی یک زلزله از مقدار آستانه معینی منگنز تجاوز کند، منبع در زیر دریا قرار دارد، آنگاه زلزله سونامی زا خواهد بود.

برای ژاپن، فرمول های تجربی پیشنهاد شده است که بزرگی زمین لرزه های سونامی زا و عمق منبع را مرتبط می کند. اچ(بر حسب کیلومتر):

بیش از 0.1 انرژی آزاد شده در هنگام زلزله به انرژی سونامی تبدیل نمی شود.

در نتیجه تجزیه و تحلیل داده های میدانی، خواص زیر از منبع زمین لرزه های سونامی زا مشخص شد. انرژی عمدتاً در امتداد عادی به محور اصلی منبع انتشار می یابد. درجه جهت گیری به کشیدگی کانون بستگی دارد. مراکز سونامی های بزرگ معمولاً به شدت دراز هستند. محورهای آنها به موازات نزدیکترین ساحل، فرورفتگی یا قوس جزیره است، بنابراین منبع اصلی انرژی به سمت دریا هدایت می شود. نسبت دامنه موج در امتداد گسل و دامنه موج در جهت عمود بر گسل تقریباً برابر با 1/10-1/15 است. اندازه گیری های جداگانه این را تأیید می کند، برای مثال، سونامی ناشی از زمین لرزه آلاسکا در سال 1964، که امواج آن در چندین ایستگاه لرزه نگاری در اقیانوس آرام ثبت شد. این امکان ساخت یک الگوی تشعشعات سونامی با جزئیات کافی را فراهم کرد.

زمین لرزه های زیر آب نه تنها باعث ایجاد امواج سونامی می شوند، بلکه می توانند باعث آشفتگی های شدید لایه آب در ناحیه مرکزی شود که می تواند خود را به صورت افزایش شدید تبادل عمودی در اقیانوس نشان دهد. عمودی

214 فصل 10 امواج در اقیانوس

این تبادل منجر به تغییر زمینه های دما، شوری و رنگ اقیانوس می شود. انتشار آب های عمیق به سطح منجر به تشکیل یک ناهنجاری گسترده در دمای سطح اقیانوس می شود. حذف بیوژن ها به لایه سطحی که معمولاً در این مواد تخلیه می شود، منجر به افزایش غلظت فیتوپلانکتون ها می شود. از آنجایی که فیتوپلانکتون حلقه اولیه در زنجیره تغذیه ای است و تولید زیستی آب ها را تعیین می کند، پدیده هایی مانند مهاجرت ماهی ها، جانوران دریایی و غیره امکان پذیر است. مستقیماً در بالای ناحیه اپی مرکزی، آشفتگی های شدید لایه آب مشاهده می شود که به صورت جوشاندن آب، پرتاب ستون های آب به سمت بالا و شکل گیری ستون های آب به سمت بالا و شکل گیری ستون های آب به سمت بالا نمایان می شود. یا این پدیده به عنوان زلزله شناخته می شود. در نتیجه تجزیه و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای دمای سطح اقیانوس و داده‌های لرزه‌ای، کاهش دمای سطح اقیانوس و افزایش غلظت کلروفیل "a" آشکار شد که به دنبال یک سری زمین‌لرزه‌های قوی زیر آب در منطقه جزیره سولاوسی (اندونزی، 2000). مجموعه ای از آزمایشات آزمایشگاهی این امکان را به وجود آورد که نوسانات کف حوضه می تواند منجر به تولید جریان های عمودی شود که می تواند لایه بندی پایدار موجود را از بین ببرد و منجر به انتشار آب های عمیق سرد و غنی از مواد مغذی به سطح شود که منجر به تشکیل ناهنجاری در دمای سطح اقیانوس و غلظت کلروفیل می شود.

حدود 520 آتشفشان فعال روی زمین وجود دارد که دو سوم آنها در سواحل و جزایر اقیانوس آرام قرار دارند. فوران آنها اغلب منجر به سونامی می شود. بیایید چند مثال بزنیم.

در جریان انفجار آتشفشان کراکاتو در 26 اوت 1883 در اندونزی، ارتفاع موج سونامی به 45 متر رسید، 36000 نفر جان باختند. امواج سونامی تمام دنیا را فرا گرفت. انرژی این فاجعه معادل انرژی انفجار 250-500 هزار بمب اتمی از نوع هیروشیما است.

انفجار جزیره آتشفشانی Tyr در دریای اژه در 35 قرن پیش (آتشفشان و جزیره قبلا سانتورینی نامیده می شد) باعث مرگ تمدن مینوی شد. این رویداد احتمالاً به عنوان نمونه اولیه برای آتلانتیس بوده است. کارمندان پروژه سایوزمورنیا، اس. استرکالوف و ب. دوگینوف، مرگ تمدن مینوی را اینگونه توصیف می کنند.

تمدن بزرگ مینوی با آثار هنری و صنایع دستی هنری بی‌نظیر، کاخ‌های باشکوه متمایز بود. در اواسط قرن پانزدهم. قبل از میلاد مسیح ه. فاجعه ای در کرت رخ داد. تقریباً همه کاخ ها ویران شدند،

فصل 10. امواج در اقیانوس 215

سکونتگاه ها توسط ساکنانشان رها شد. دو فرضیه مرگ وجود دارد. به گفته یکی، توسط بربرها - یونانیان آخایی - نابود شد، به گفته دیگری، علت یک فاجعه طبیعی بود. تقریباً 3.5 هزار سال پیش، جزیره آتشفشانی سانتورینی در دریای اژه منفجر شد. در نتیجه این فاجعه، امواج غول پیکری شکل گرفت که به جزیره کرت برخورد کرد و به مصر سرایت کرد و دلتای نیل را سیل کرد. اینطور بود؟ آیا می تواند علت واقعی مرگ تمدن باشد؟ این سؤالات فرمول مسئله هیدرودینامیکی زیر را تعیین کرد: «سونامی فاجعه بار در سواحل کرت و در مصر در قرن 15-14. قبل از میلاد مسیح."

در منطقه ساحلی کرت، محصولات سرامیکی در زیر آب در عمق 8 تا 30 متری و بلوک های ساختمانی که قدمت آن به دوران باستان بازمی گردد در عمق 30-35 متری یافت شد. بر اساس این واقعیت که موج جزر و مد برابر با موج جزر و مدی است، اولین مورد نیز دارای ارتفاع 30-35 متر بود. در جستجوی آنالوگ چنین موجی در تقریباً زمین های زیر آب و سطحی مربوطه، ما به قوی ترین فاجعه طبیعی قرن های اخیر - انفجار آتشفشان کراکاتوا (در پایان قرن 19) روی آوردیم. در آنجا موج سونامی بر اساس داده های موجود به ارتفاع 40 متر در منبع رسیده است و بر اساس آنالوگ فرض کردیم که زلزله ای به بزرگی 8.5 در منطقه جزیره سانتورینی در عمق حدود 300 متری زمین رخ داده است. علاوه بر این، جهت محور منبع را مطابق با جهت ایزوبات ها در منطقه جزیره سانتورینی و به موازات طولی جزیره کرت در نظر گرفتیم. سپس، در نتیجه محاسبات انجام شده بر اساس روش اصلی توسعه یافته در Soyuzmorniiproekt، مشخص شد که مطابق با داده های اولیه، یک موج سونامی از نوع سولیتون با ارتفاع 44 متر و طول حدود 100 کیلومتر باید ایجاد می شد. در این حالت طول محور طولی کانون 220 کیلومتر و عرض آن 50 کیلومتر است. انتشار چنین موجی فرض زیر را ممکن می سازد.

در جنوب سرچشمه، موج کاهش می‌یابد و در نزدیکی ساحل شمالی کرت، ارتفاع آن 31 متر است و با عبور از خلیج‌های جزیره، ارتفاع موج به 50 متر افزایش می‌یابد و پس از انعکاس آن از سواحل شیب‌دار و شیب قاره، پاشش‌های منفرد می‌تواند به ارتفاع 60-10 متر از دریا برسد. به دلیل غربالگری توسط جزایر. با خروج از تنگه کاسوس در سواحل جنوبی کرت، ارتفاع موج 9.3 متر است که پس از عبور از دریای مدیترانه و تعامل موج با شیب قاره و فلات در منطقه دلتای نیل، ارتفاع آن به 4 متر می رسد.

216 فصل 10. امواج در اقیانوس.

(از مرتبه 5.5 10-5)، موج در فاصله 73 کیلومتری تا قسمت دهانه روی سنگ بستر منتشر می شود، یعنی عملاً کل قسمت دلتا به سمت دریا در معرض سیل قرار می گیرد. در دلتای نیل، در یک دوره تاریخی چند هزار ساله، میزان رسوب آبرفت ها عملا ثابت و معادل 0.9-1.3 میلی متر در سال بوده است. استثنا هزاره دوم قبل از میلاد است، زمانی که رسوبات قابل توجهی از آبرفت به دلایلی که کاملاً مشخص نیست یافت نشد. می توان فرض کرد که موج سونامی که در این مدت زمان دلتا را سیل کرد، تمام لایه آبرفتی سطحی را به داخل دریا برد.

فاجعه ای که در جزیره سانتورینی رخ داد، همراه با محیط زیست، احتمالاً پیامدهای اجتماعی جدی داشت. امواج عظیم به ارتفاع 30 تا 50 متر کاملاً قادر به نابودی تمدن مینویایی بود که در کرت وجود داشت. سیل دلتای نیل در دوره پایان هجدهم - آغاز سلسله نوزدهم فراعنه در درجه اول نتیجه وخامت شدید وضعیت اکولوژیکی همراه با ناپدید شدن لایه خاک حاصلخیز، شور شدن و تشکیل باتلاق ها بود. پیامدهای اجتماعی ناشی از بحران کشاورزی در دلتا ممکن است در نهایت به آغاز زوال پادشاهی مصر کمک کرده باشد.

اخیرا (1933/01/08) یک انفجار آتشفشانی در جزیره Kharimkatan منجر به تشکیل یک سونامی با امواج به 9 متر (خط الراس کوریل) شد.

چشمگیرترین نمونه از تشکیل موج سونامی در هنگام سقوط در 10 ژوئیه 1958 رخ داد. بهمن با حجم 300 میلیون متر

سونامی تا ارتفاع 15 متری از سقوط یک قطعه سنگ از ارتفاع 200 متری پدید آمد (جزیره مادیرا، 1930). در نروژ در سال 1934، یک سونامی به ارتفاع 37 متر از سقوط سنگی به وزن 3 میلیون تن از ارتفاع 500 متری به وجود آمد.

رانش زمین در شیب خندق اقیانوس (پورتوریکو) در دسامبر 1951 باعث ایجاد موج سونامی شد. لغزش ها و جریان های کدورت اغلب در شیب قاره ای اقیانوس مشاهده می شود، در حالی که نقش شاخص های تشکیل و عبور لغزش ها یا جریان های کدورت با شکستگی در کابل ها و خطوط لوله ایفا می شود.

در 6 اکتبر 1979، یک سونامی به ارتفاع 3 متر در کوت دازور در نزدیکی نیس رخ داد. تحلیل دقیق لرزه ای

چ. 10. امواج در اقیانوس 217

وضعیت و شرایط آب و هوایی این امکان را فراهم کرد که به این نتیجه برسیم که رانش زمین در زیر آب عامل سونامی بوده است. کار مهندسی روی قفسه می تواند باعث ایجاد زمین لغزش و در نتیجه وقوع سونامی شود.

انفجار در آب بمب های اتمی و هیدروژنی می تواند موجی مانند سونامی ایجاد کند. به عنوان مثال، در بیکینی آتول، انفجار بیکر امواجی به ارتفاع حدود 28 متر در فاصله 300 متری از مرکز زمین لرزه ایجاد کرد. ارتش موضوع ایجاد سونامی مصنوعی را در نظر گرفت. اما از آنجایی که تنها بخش کوچکی از انرژی انفجار در طول تشکیل سونامی به انرژی موج تبدیل می‌شود و جهت‌پذیری موج سونامی کم است، هزینه‌های انرژی برای ایجاد یک سونامی مصنوعی (یک موج قدرتمند در قسمت خاصی از ساحل) بسیار زیاد است.

در توسعه یک سونامی، معمولا 3 مرحله متمایز می شود: 1) تشکیل امواج و انتشار آنها در نزدیکی منبع. 2) انتشار موج در اقیانوس باز با عمق زیاد. 3) دگرگونی، انعکاس و تخریب امواج در قفسه، حرکت آنها به ساحل، پدیده های طنین دار در خلیج ها و در قفسه. پژوهشی بودن این مراحل به طور قابل توجهی متفاوت است.

برای حل مشکل هیدرودینامیکی محاسبه امواج، لازم است که شرایط اولیه - زمینه های جابجایی و سرعت در منبع را تنظیم کنید. این داده ها را می توان با اندازه گیری مستقیم سونامی در اقیانوس یا به طور غیرمستقیم با تجزیه و تحلیل ویژگی های فرآیندهای تولید سونامی به دست آورد. اولین ثبت سونامی در اقیانوس باز توسط S.L. Soloviev و همکاران در سال 1980 در نزدیکی جزایر کوریل جنوبی انجام شد. امکان اساسی تعیین پارامترها در منبع بر اساس حل مشکل معکوس وجود دارد - بر اساس تظاهرات معدود سونامی در ساحل، پارامترهای آن را در منبع تعیین کنید. با این حال، به عنوان یک قاعده، داده های میدانی بسیار کمی برای حل صحیح چنین مشکل معکوس وجود دارد.

برای پیش بینی تظاهرات سونامی در منطقه ساحلی و حل سایر مشکلات مهندسی، باید از تغییر ارتفاع، دوره و جهت جبهه موج در اثر شکست اطلاع داشت. این هدف توسط نمودارهای شکست انجام می شود که موقعیت تاج های موج (جلوها) را در فواصل مختلف به طور همزمان یا موقعیت تاج یک موج را در زمان های مختلف نشان می دهد. پرتوها (متعامد با موقعیت جبهه ها) روی همان نقشه ترسیم می شوند. با فرض حفظ جریان انرژی بین دو متعامد، می توانیم تغییر ارتفاع موج را تخمین بزنیم. تقاطع پرتوها منجر به افزایش نامحدود ارتفاع موج می شود. قدرت حمل شده است

220 فصل 10. امواج در اقیانوس

افزایش شکن - یک موج بدون شکستن در شیب های تند می چرخد.

موج دریا حرکت سطح آب به بالا و پایین از سطح متوسط ​​است. اما در طول امواج در جهت افقی حرکت نمی کنند. این را می توان با مشاهده رفتار یک شناور در حال نوسان روی امواج مشاهده کرد.

امواج با عناصر زیر مشخص می شوند: پایین ترین قسمت موج پایین و بالاترین قسمت تاج نامیده می شود. شیب شیب ها زاویه بین شیب آن و صفحه افقی است. فاصله عمودی بین پایین و تاج ارتفاع موج است. می تواند به 14-25 متر برسد. فاصله بین دو کف یا دو تاج را طول موج می گویند. بیشترین طول حدود 250 متر است، امواج تا 500 متر بسیار نادر هستند. سرعت پیشروی موج با سرعت آنها مشخص می شود، یعنی. مسافت طی شده توسط خط الراس، معمولاً در هر ثانیه.

علت اصلی تشکیل موج است. در سرعت های کم، موج هایی ظاهر می شوند - سیستمی از امواج یکنواخت کوچک. آنها با هر وزش باد ظاهر می شوند و فورا محو می شوند. با تبدیل شدن باد بسیار شدید به طوفان، امواج را می توان تغییر شکل داد، در حالی که شیب رو به باد تندتر از باد است، و با بادهای بسیار قوی، تاج های موج شکسته می شوند و کف سفید را تشکیل می دهند - "بره". وقتی طوفان تمام می شود، امواج بلند هنوز برای مدت طولانی در دریا پرسه می زنند، اما بدون تاج های تیز. امواج بلند و با شیب ملایم پس از قطع باد را باد می گویند. موج بزرگ با شیب کم و طول موج تا 300-400 متر در صورت عدم وزش باد را باد می گویند.

دگرگونی امواج با نزدیک شدن به ساحل نیز اتفاق می افتد. هنگام نزدیک شدن به یک ساحل با شیب ملایم، قسمت پایینی موج روبرو روی زمین کند می شود. طول کاهش می یابد و قد افزایش می یابد. بالای موج سریعتر از پایین حرکت می کند. موج واژگون می‌شود و تاج آن در حال سقوط، به صورت پاشش‌های کف‌آلود کوچک و اشباع از هوا در می‌آید. امواجی که در نزدیکی ساحل می شکنند موج سواری می کنند. همیشه موازی با ساحل است. آب پاشیده شده توسط موج در ساحل به آرامی در امتداد ساحل جریان می یابد.

وقتی موجی به ساحل شیب دار نزدیک می شود، با تمام قدرت به صخره ها برخورد می کند. در این حالت، موج به شکل یک محور زیبا و فوم دار به بالا پرتاب می شود و به ارتفاع 30-60 متر می رسد. بسته به شکل سنگ ها و جهت امواج، شفت به قسمت هایی تقسیم می شود. نیروی ضربه امواج به 30 تن در هر متر مربع می رسد. اما باید توجه داشت که نقش اصلی را نه ضربه‌های مکانیکی توده‌های آب بر روی سنگ‌ها، بلکه حباب‌های هوا و قطرات هیدرولیکی ناشی از آن بازی می‌کنند که اساساً سنگ‌های تشکیل‌دهنده را از بین می‌برند (به Abrasion مراجعه کنید).

امواج به طور فعال زمین های ساحلی را از بین می برند، مواد آواری را کبوتر می کنند و ساییده می کنند و سپس آن را در امتداد شیب زیر آب پخش می کنند. در اعماق ساحل، نیروی برخورد امواج بسیار زیاد است. گاهی اوقات در فاصله ای از ساحل کم عمقی به شکل تف زیر آب وجود دارد. در این حالت واژگونی امواج روی کم عمق ها اتفاق می افتد و شکن تشکیل می شود.

شکل موج دائماً تغییر می کند و احساس دویدن را می دهد. این به دلیل این واقعیت است که هر ذره آب دایره هایی را در اطراف سطح تعادل با حرکت یکنواخت توصیف می کند. همه این ذرات در یک جهت حرکت می کنند. در هر لحظه، ذرات در نقاط مختلف دایره قرار دارند. این سیستم موج است.

بزرگترین امواج باد در نیمکره جنوبی مشاهده شد، جایی که اقیانوس وسیع‌ترین و بادهای غربی ثابت‌ترین و قوی‌ترین آن‌ها هستند. امواج نور. ارتفاع موج 25 متر و طول موج به 400 متر می رسد. سرعت حرکت آنها حدود 20 متر بر ثانیه است. در دریاها، امواج کوچکتر هستند - حتی در دریاهای بزرگ آنها فقط به 5 متر می رسند.

برای ارزیابی میزان ناهمواری دریا از مقیاس 9 نقطه ای استفاده می شود. می توان از آن در مطالعه هر آب استفاده کرد.

مقیاس 9 امتیازی برای ارزیابی میزان آشفتگی دریا

نکته ها	نشانه های درجه هیجان
0	سطح صاف
1	امواج و امواج کوچک
2	تاج های موج کوچک شروع به واژگون شدن می کنند، اما هنوز کف سفید وجود ندارد
3	در برخی از نقاط، "بره" بر روی تاج امواج ظاهر می شود
4	"بره" در همه جا شکل می گیرد
5	برآمدگی هایی با ارتفاع زیاد ظاهر می شوند و باد شروع به پاره شدن کف سفید از آنها می کند.
6	تاج ها شفت هایی از امواج طوفان را تشکیل می دهند. فوم به طور کامل شروع به کشش می کند
7	نوارهای بلند فوم دامنه امواج را می پوشاند و در جاهایی به کف آنها می رسد.
8	فوم به طور کامل دامنه های امواج را می پوشاند، سطح سفید می شود
9	تمام سطح موج با لایه ای از فوم پوشیده شده است، هوا با غبار و اسپری پر شده است، دید کاهش می یابد.

برای محافظت از تاسیسات بندری، اسکله ها، مناطق ساحلی دریا در برابر بلوک های سنگی و بتنی، موج شکن هایی ساخته می شود تا انرژی امواج را کاهش دهد تا آنها را در برابر امواج محافظت کند.

با اثر طولانی باد بر روی سطح آب، امواجی ایجاد می شود که در آن ذرات آب یک حرکت چرخشی - انتقالی پیچیده را انجام می دهند. در طول امواج، آب فشار اضافی بر روی سازه ایجاد می کند (بیش از هیدرواستاتیک، مطابق با سطح محاسبه شده)، که فشار موج نامیده می شود.

نوع امواج و مقدار پارامترهای آنها (ارتفاع ساعت, دوره، طول موج، - شکل. 2.6) به عوامل تشکیل دهنده موج - سرعت باد بستگی دارد دبلیو، مدت زمان عمل آن تی, عمق مخزن اچو طول شتاب موج D.

برنج. 2.6 پارامترهای موج

ارتفاع موج توسط نامطلوب ترین ترکیب سرعت باد در طول طوفان طراحی و طول شتاب تعیین می شود. طول شتاب برابر با فاصله در یک خط مستقیم از ساحل تا سازه است و بزرگی سرعت باد در این جهت توسط گل رز باد تعیین می شود (شکل 2.7).

برنج. 2.7 گل رز باد ( آ) و طول شتاب موج ( ب)

امواجی که دوره و ارتفاع آنها به طور تصادفی از یک موج به موج دیگر تغییر می کند نامنظم نامیده می شوند. اگر دوره ها و ارتفاع امواج منفرد یکسان باشد، آنها به عنوان منظم طبقه بندی می شوند.

میدان موج مخزن به مناطقی در طول شتاب موج تقسیم می شود (شکل 2.8): من- عمق دریا (), جایی که عملاً پایین بر پارامترهای امواج تأثیر نمی گذارد. II- کم عمق ( ) که در آن با کاهش عمق، طول و سرعت امواج کاهش می یابد و شیب جلو و ملایمت شیب های عقب افزایش می یابد (هنگامی که امواج از بین می روند و به امواج شکسته تبدیل می شوند). III- ناحیه ای از امواج موج سواری که هنگام حرکت واژگون می شوند ()؛ IV- نزدیک به ساحل، جایی که امواج در نهایت شکسته می شوند و سپس به ساحل می غلتند.
سرعت باد تعیین شده در هر ارتفاعی تا ارتفاع 10 متری از سطح آب کاهش می یابد. طراحی احتمال طوفان برای سازه ها منو IIکلاس - 2٪ IIIو IV - 4%.

با توجه به دقت کم در تعیین عوامل موج ساز به ویژه سرعت باد، دقت محاسبه عناصر موج پایین است. نمی توان سرعت باد را با دقت کافی از مشاهدات مستقیم تخمین زد زیرا تنها پس از ایجاد مخزن وضعیت مربوطه ایجاد می شود که تشکیل جریان هوا را در هنگام انتقال از زمین اصلی به سطح آب تعیین می کند. به دست آوردن ارتفاع موج محاسبه شده با دقت حدود 10 درصد مستلزم دقت حدود 5 درصد سرعت باد وارد شده در محاسبه است که هنوز دست نیافتنی است. در نتیجه تعیین تقریبی ارتفاع موج، مقدار تقریبی بار موج به دست می آید.

سیستم امواج تشکیل شده در طول طوفان طراحی با مقادیر متوسط ​​مشخص می شود و برای تعیین اینکه کدامیک از داده های داده شده محاسبه می شوند. دبلیو, اچو Dپارامترهای بدون بعد، و بیشتر در امتداد نوموگرام در شکل. 2.9 (SNiP I-57-75) در حال جستجو هستند , , تعریف و .
پوشش بالایی نوموگرام مربوط به منطقه آب عمیق است که محاسبه و بر اساس پارامترهای اولیه و انجام می شود. ; در صورت عدم وجود داده های واقعی، پذیرفته می شود تی= 6 ساعت

با تعریف و , کوچکترین مقادیر آنها برای یافتن میانگین ارتفاع موج و دوره استفاده می شود.
میدان زیر منحنی پوشش مربوط به یک منطقه آب کم عمق با شیب پایین 0.001 یا کمتر است. محاسبه و هدایت بر اساس پارامترها

برنج. 2.8 تقسیم آب به مناطق بر اساس عمق:
من- آب عمیق؛ II- کم عمق؛ III- موج سواری؛ IV- نزدیک آب؛ 1 - تراز شکستن موج اول؛ 2 - آخرین فروپاشی

برنج. 2.9 نمودارهایی برای تعیین مقادیر متوسط ​​عناصر موج باد در آبهای عمیق منو کم عمق (با شیب پایین) IIمناطق

و . با شیب پایین بیش از 0.001، محاسبه ارتفاع موج ساعتتولید [SNiP 11-57-75, App. اول، ص 17] با در نظر گرفتن تبدیل امواج. به عنوان مثال، تغییرات در پارامترهای موج به دلیل کاهش عمق، با در نظر گرفتن شکست - انحنای خط تاج موج در طول رویکرد موج مایل - و با در نظر گرفتن تلفات انرژی.

متوسط ​​طول موج در منطقه آب عمیق با فرمول تعیین می شود

(2.10)

ارتفاع موج آردرصد پوشش در سیستم موجی ناحیه آب عمیق با ضرب میانگین ارتفاع موج در ضریبی تعیین می‌شود که به عوامل تشکیل‌دهنده موج بستگی دارد و مقداری برابر یا کمی کمتر از مقدار نشان‌داده شده در زیر دارد.

مقدار عمق بحرانی N cr(عمق شکست موج) به عوامل متعددی که به طور همزمان عمل می کنند بستگی دارد. می توان گرفت N cr = (1,25-1,8)سلام.

ارتفاع موج از سطح محاسبه‌شده شمارش می‌شود، که در یک علامت سطح آب معین در استخر بالایی، می‌تواند به دلیل افزایش باد با مقدار تغییر کند.

(2.11)

زاویه بین محور طولی مخزن و جهت وزش باد کجاست.

امواج دریا

امواج دریا

نوسانات دوره ای سطح دریا یا اقیانوس به دلیل حرکات رفت و برگشتی یا دایره ای آب. بسته به علل حرکت، امواج باد، امواج جزر و مدی ( جزر و مدو جزر و مدباریک (seiches) و لرزه ای ( سونامی). امواج مشخص می شوند بلند قدبرابر با فاصله عمودی بین تاج و انتهای موج، طولانی- فاصله افقی بین دو برجستگی مجاور، سرعت انتشارو دوره زمانی. در امواج باد، تقریبا طول می کشد. 30 ثانیه، برای باریک و لرزه ای - از چند دقیقه تا چند ساعت، برای جزر و مد در ساعت اندازه گیری می شود.

رایج ترین در آب است بادامواج. آنها به دلیل انرژی باد منتقل شده به آب در اثر اصطکاک و با فشار جریان هوا بر روی شیب های تاج موج تشکیل و توسعه می یابند. آنها همیشه در اقیانوس های آزاد وجود دارند و می توانند اندازه های بسیار متنوعی داشته باشند که به طول می رسند. تا 400 متر، ساعت 12-13 متر و سرعت انتشار 14-15 متر بر ثانیه. حداکثر بالا ثبت شد امواج باد 25-26 متر است، امواج بالاتر ممکن است. در مرحله اولیه توسعه، امواج باد در ردیف های موازی حرکت می کنند، که سپس به تاج های جداگانه تقسیم می شوند. در آب های عمیق، اندازه و ماهیت امواج با سرعت باد، مدت زمان عمل آن و فاصله از فضای بادگیر تعیین می شود. اعماق کم رشد موج را محدود می کند. اگر باد که باعث ایجاد هیجان شده است فروکش کند، امواج باد به اصطلاح تبدیل می شوند. متورم شدن اغلب به طور همزمان با امواج باد مشاهده می شود، در حالی که همیشه از جهت و ارتفاع با آنها منطبق نیست.

در منطقه گشت و گذار، به اصطلاح. ضربات موج سواری- افزایش دوره ای سطح آب در حین نزدیک شدن به گروهی از امواج بلند. بالا افزایش می تواند از 10 سانتی متر تا 2 متر و به ندرت تا 2.5 متر باشد. سیچ ها معمولاً در توده های آبی محدود (دریاها، خلیج ها، تنگه ها، دریاچه ها) مشاهده می شوند و امواجی هستند که اغلب به دلیل تغییر سریع جو ایجاد می شوند. فشار، کمتر به دلایل دیگر (سرازیر شدن ناگهانی آب های سیل، باران های شدید و غیره). پس از ایجاد، تغییر شکل سطح آب منجر به نوسانات به تدریج میرا در آن می شود. در همان زمان، در برخی از نقاط سطح آب ثابت می ماند - این به اصطلاح است. گره های موج ایستاده بالا چنین امواجی ناچیز است - معمولاً چندین ده سانتی متر، به ندرت تا 1-2 متر.

جغرافیا. دایره المعارف مصور مدرن. - م.: روزمان. به سردبیری پروفسور A. P. Gorkina. 2006 .

ببینید «امواج دریا» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

اختلالات سطح دریا یا اقیانوس ناشی از باد، نیروهای جزر و مدی ماه، خورشید، زمین لرزه های زیر آب و غیره که به باد، جزر و مد، گرانشی (سونامی) و غیره تقسیم می شوند. امواج در سطح محیط آبی وجود دارد...

امواج روی سطح دریا یا اقیانوس. به دلیل تحرک زیاد ذرات آب، تحت تأثیر انواع نیروها به راحتی از حالت تعادل خارج شده و حرکات نوسانی انجام می دهند. امواج ناشی از ...

امواج دریا- نوسانات ذرات آب در اطراف موقعیت تعادلی که در دریا منتشر می شوند. آنها توسط باد، نیروهای جزر و مد، تغییرات فشار جو، زلزله، حرکت اجسام جامد در آب و غیره ایجاد می شوند. عناصر اصلی حرکت موج ... ... کتاب مرجع دایره المعارف دریایی

امواجی که در امتداد سطح آزاد یک مایع یا در حد فاصل بین دو مایع غیرقابل اختلاط ایجاد شده و منتشر می شوند. V. در ص. تحت تأثیر تأثیر خارجی تشکیل می شوند که در نتیجه سطح مایع ... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

آشفتگی هایی که با سرعت محدود در فضا منتشر می شوند و انرژی را بدون انتقال ماده حمل می کنند. رایج ترین امواج الاستیک (دریا، صدا و غیره) هستند. امواج الکترومغناطیسی توسط اتم‌ها، مولکول‌ها، ... ... دیکشنری دریایی برانگیخته می‌شوند.

ژانر امواج دریا کارگردان مستند (((کارگردان))) شرکت فیلمسازی ادیسون ... ویکی پدیا

امواج- دیدن امواج در خواب - به موانع در تجارت، تلاش و مبارزه برای موفقیت. اگر امواج واضح باشند، دانش جدیدی به دست خواهید آورد که به شما در تصمیم گیری بهتر در زندگی کمک می کند. امواج کثیف اشتباهی مملو از جبران ناپذیر را نشان می دهد ... تعبیر خواب ملنیکوف

درنای دوده ای (Onychoprion fuscata) می تواند به مدت 3 10 سال در هوا بماند و فقط گهگاه روی آب فرود آید ... ویکی پدیا

عکس موج بزرگی که به یک کشتی تجاری نزدیک می شود. تقریباً امواج قاتل دهه 1940 (امواج سرگردان، امواج هیولا، موج سفید، موج سرکش انگلیسی در ... ویکی پدیا

این صفحه یک واژه نامه است. # A ... ویکی پدیا

کتاب ها

• داستان های دریا، گوسوا گالینا. عاشقانه های دریایی همیشه مردم را به خود جذب کرده است، عنصر آب ابدی چیزهای زیادی در خود پنهان می کند، بنابراین شما می خواهید امواج را یکی یکی تسخیر کنید. دفتر خاطرات منحصر به فرد یک عاشق مشتاق سفر با قایق بادبانی - ...