Вълнови елементи
Класификация на морските вълни.
План
Лекция № 4. Тема. Морски вълни
УДК: 656.62.052.4:551.5 (075) Кузнецов Ю.М. д-р, доцент,
1. Класификация на морските вълни.
2. Елементи на вълните.
3. Гледане на вълните.
В резултат на въздействието върху водите на океаните и моретата на различни природни сили възникват колебателни и транслационни движения на водни частици.
Под морски вълни разбирайте тази форма на периодично, непрекъснато променящо се движение, при което водните частици осцилират около своето равновесно положение.
Морските вълни се класифицират по различни критерии:
По произход се разграничават следните видове вълни:
- вятър, образуван под въздействието на вятъра,
- прилив, възникващ под въздействието на привличането на луната и слънцето,
- анемобарен, образуван при отклонение на нивото на морската повърхност от равновесното положение, което се случва под въздействието на вятъра и промените в атмосферното налягане,
- сеизмични (цунами) в резултат на подводни земетресения и изригване на подводни или крайбрежни вулкани,
- корабни, образувани по време на движението на плавателния съд.
Според силите, стремящи се да върнат частица вода в нейното равновесно положение:
- капилярни вълни (вълнички),
Според действието на силата след образуване на вълна:
- свободен (действието на силата е преустановено),
- принудително (действието на силата не е престанало.
По променливост на елементите във времето:
- установени (не променяйте елементите си),
- нестабилни, развиващи се, затихващи, (сменящи елементите си във времето).
По местоположение във водния стълб:
- повърхност, възникваща на повърхността на морето,
- вътрешни, възникващи в дълбочина.
Подбиране:
- двуизмерни, представляващи дълги успоредни валове, следващи един след друг,
- триизмерни, необразуващи успоредни валове. Дължината на гребена е съизмерима с дължината на вълната (ветрови вълни),
- самотен (единичен), имащ само куполообразен гребен без вълнова основа.
Според съотношението на дължината на вълната и дълбочината на морето:
- къса (дължината на вълната е много по-малка от дълбочината на морето),
- дълго (дължината на вълната е много по-голяма от дълбочината на морето).
Чрез преместване на формата на вълната:
- транслационен, характеризиращ се с видимо движение на вълновия профил. Водните частици се движат по кръгови орбити.
- стоейки (сейша), не се движи в пространството. Водните частици се движат само във вертикална посока. Сейшите възникват, когато нивото на водата се покачва в единия край на водното тяло и едновременно с това пада в другия, обикновено след като вятърът спре.
В малки басейни (в пристанище, залив и др.) може да възникне сейш по време на преминаване на кораби.
Най-често в моретата и океаните навигаторите трябва да се справят с ветрови вълни, които карат кораба да се търкаля, наводнява палубата, намалява скоростта и при силна буря причинява щети, които водят до смъртта на кораба.
Вятърните вълни се делят на три основни вида:
Вятър е вълна, която се образува от вятъра, който духа на дадено място в даден момент. С отслабването или пълното спиране на вятъра, вълнението преминава в подуване.
Swell е вълна, която се разпространява по инерция под формата на свободни вълни, след като вятърът отслабне или спре. Подуване, което се разпространява по време на спокойствие, се нарича мъртво подуване. Набъбващите вълни обикновено са по-дълги от вятърните вълни,по-нежни и имат почти симетрична форма. Посоката на вълната може да се различава от посоката на вятъра и често вълната се разпространява към вятъра или под прав ъгъл спрямо него.
Прибой са вълни, образувани от вятърни вълни или вълни близо до брега. Разпространявайки се от дълбоките води на открито море към брега в плитки води, вълните се трансформират. Триизмерните вълни се превръщат в двуизмерни, имащи формата на дълги гребени, успоредни един на друг.Тяхната височина, стръмност и разрушителна сила нарастват.Силата на удара на разбиваща се вълна може да достигне 90 t/m 2 . В зоната за прибой възникват моменти на преобръщане и преобръщане, които са опасни за плавателните съдове.
Следователно навигацията в плитката крайбрежна зона и кацането тук е много трудно, опасно, а понякога и невъзможно.
Подводните предупреждения могат да бъдатпрекъсващи.
Разбивачът е явление, когато вълните се обръщат и разбиват в плитчини, брегове, рифове и други дънни възвишения.
Един от видовете вълни еструпване - това е среща на вълни от различни посоки, в резултат на което те губят определена посока на движение и са произволни стоящи вълни.
Всяка вълна се характеризира с определени елементи, като например:
Гребен на вълна - частта от вълната, разположена над спокойното ниво.
Върх на вълната - най-високата точка на гребена на вълната.
Под на вълната е частта от вълната, разположена под спокойното ниво.
 |
Ориз. 1 Вълнови елементи
- подметка - най-ниската точка на дъното на вълната;
- височинаh - вертикално разстояние от дъното до върха на вълната;
- дължинаλ -хоризонтално разстояние между върховете на две съседни гребени;
- стръмност - съотношението на височината на вълната към нейната дължина ();
- периодτ – интервал от време между преминаването на два съседни върха през една и съща фиксирана точка;
- фронт - линия, минаваща по гребена на дадена вълна; линия, перпендикулярна на фронта на вълната, се нарича вълнов лъч;
- скорост на разпространениеc - разстояние, изминато от определена точка на вълната за единица време;
- посоката на разпространение - ъгълът, броен от север по посока на движението на вълните (или истинският румб, откъдето се движат вълните).
Въз основа на хидродинамичната теория на вълните се получават формули, които свързват отделните елементи на вълните в дълбоки води (когато дълбочината на морето>);
Височината на вълната се измерва директно или се определя приблизително с помощта на специална номограма.
Установено е, че с дълбочина вълните бързо затихват и се разпространяват на дълбочини, равни на дължината на вълната. И така, на дълбочина, равна на половината от дължината на вълната, височината на вълната е 23 пъти по-малка, отколкото на повърхността, а на дълбочина, равна на дължината на вълната, 535 пъти.
При навигацията трябва да се има предвид, че големи вълни се получават, когато духа много силен вятър с постоянна посока за дълго време
(повече от един ден), в басейни със значителни размери и дълбочина, както и в крайбрежната зона, вълнообразуването, освен от дълбочината, е силно повлияно от конфигурацията на бреговата линия и посоката на вятъра спрямо брега (вятър от брега или от морето).