Αυτό που κάνει τα κύματα. Πώς σχηματίζονται τα κύματα; Τύποι θαλάσσιων κυμάτων
Τα κύματα που έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε στην επιφάνεια της θάλασσας σχηματίζονται κυρίως από τη δράση του ανέμου. Ωστόσο, τα κύματα μπορούν επίσης να εμφανιστούν για άλλους λόγους, τότε ονομάζονται?
Παλιρροιακό, που σχηματίζεται υπό τη δράση των δυνάμεων που σχηματίζουν παλίρροια της Σελήνης και του Ήλιου.
Baric, που προκύπτει από ξαφνικές αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση.
Σεισμική (τσουνάμι), που προκύπτει από σεισμό ή ηφαιστειακές εκρήξεις.
Πλοία, που προκύπτει από την κίνηση του σκάφους.
Τα κύματα του ανέμου κυριαρχούν στην επιφάνεια των θαλασσών και των ωκεανών. Τα παλιρροϊκά, τα σεισμικά, η πίεση και τα κύματα των πλοίων δεν έχουν σημαντική επίδραση στη ναυσιπλοΐα των πλοίων στον ανοιχτό ωκεανό, επομένως δεν θα σταθούμε στην περιγραφή τους. Τα αιολικά κύματα είναι ένας από τους κύριους υδρομετεωρολογικούς παράγοντες που καθορίζουν την ασφάλεια και την οικονομική απόδοση της ναυσιπλοΐας, αφού ένα κύμα, που πέφτει πάνω σε πλοίο, πέφτει πάνω του, ταλαντεύεται, χτυπά στο πλάι, πλημμυρίζει τα καταστρώματα και τις υπερκατασκευές και μειώνει την ταχύτητα. Το pitching δημιουργεί επικίνδυνους κυλίνδρους, δυσκολεύει τον προσδιορισμό της θέσης του σκάφους και εξουθενώνει πολύ το πλήρωμα. Εκτός από την απώλεια ταχύτητας, το κύμα αναγκάζει το πλοίο να εκτρέπεται και να αποφεύγει από μια δεδομένη πορεία και απαιτείται συνεχής μετατόπιση του πηδαλίου για να το διατηρήσει.
Τα αιολικά κύματα είναι η διαδικασία σχηματισμού, ανάπτυξης και διάδοσης κυμάτων που προκαλούνται από τον άνεμο στην επιφάνεια της θάλασσας. Τα κύματα ανέμου έχουν δύο βασικά χαρακτηριστικά. Το πρώτο χαρακτηριστικό είναι η ανωμαλία: η διαταραχή των μεγεθών και των σχημάτων των κυμάτων. Ένα κύμα δεν επαναλαμβάνει το άλλο, ένα μεγάλο μπορεί να ακολουθηθεί από ένα μικρό, και ίσως ακόμη και ένα μεγαλύτερο. κάθε μεμονωμένο κύμα αλλάζει συνεχώς το σχήμα του. Οι κορυφές των κυμάτων κινούνται όχι μόνο προς την κατεύθυνση του ανέμου, αλλά και προς άλλες κατευθύνσεις. Μια τέτοια πολύπλοκη δομή της διαταραγμένης επιφάνειας της θάλασσας εξηγείται από τη δίνη, ταραγμένη φύση του ανέμου που σχηματίζει τα κύματα. Το δεύτερο χαρακτηριστικό του κύματος είναι η ταχεία μεταβλητότητα των στοιχείων του σε χρόνο και χώρο και συνδέεται επίσης με τον άνεμο. Ωστόσο, το μέγεθος των κυμάτων δεν εξαρτάται μόνο από την ταχύτητα του ανέμου, η διάρκεια της δράσης του, η περιοχή και η διαμόρφωση της επιφάνειας του νερού είναι απαραίτητα. Από την άποψη της πρακτικής, δεν είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τα στοιχεία κάθε μεμονωμένου κύματος ή κάθε κυματικής ταλάντωσης. Επομένως, η μελέτη των κυμάτων περιορίζεται τελικά στον εντοπισμό στατιστικών προτύπων, τα οποία εκφράζονται αριθμητικά από τις εξαρτήσεις μεταξύ των στοιχείων των κυμάτων και των παραγόντων που τα καθορίζουν.
3.1.1. Στοιχεία κυμάτων
Κάθε κύμα χαρακτηρίζεται από ορισμένα στοιχεία,Κοινά στοιχεία για τα κύματα είναι (Εικ. 25):
Κορυφή - το υψηλότερο σημείο της κορυφής του κύματος.
Σόλα - το χαμηλότερο σημείο της κοιλότητας του κύματος.
Ύψος (η) - υπέρβαση της κορυφής του κύματος.
Μήκος (L) είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ των κορυφών δύο γειτονικών κορυφών σε ένα προφίλ κύματος που σχεδιάζεται στη γενική κατεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Περίοδος (t) - το χρονικό διάστημα μεταξύ της διέλευσης δύο γειτονικών κορυφών κυμάτων μέσω μιας σταθερής κατακόρυφου. Με άλλα λόγια, είναι το χρονικό διάστημα κατά το οποίο το κύμα διανύει απόσταση ίση με το μήκος του.
Κλίση (ε) - ο λόγος του ύψους ενός δεδομένου κύματος προς το μήκος του. Η απότομη κλίση του κύματος σε διαφορετικά σημεία του προφίλ κύματος είναι διαφορετική. Η μέση κλίση του κύματος καθορίζεται από την αναλογία:
Ρύζι. 25. Βασικά στοιχεία των κυμάτων.
Για πρακτική εξάσκηση, είναι σημαντική η μεγαλύτερη κλίση, η οποία είναι περίπου ίση με τον λόγο του ύψους κύματος h προς το μισό μήκος του λ/2
- ταχύτητα κύματος c - η ταχύτητα της κορυφής του κύματος προς την κατεύθυνση της διάδοσής του, που προσδιορίζεται για ένα μικρό χρονικό διάστημα της τάξης της περιόδου κύματος.
Μέτωπο κύματος - μια γραμμή στο σχέδιο μιας τραχιάς επιφάνειας, που διέρχεται κατά μήκος των κορυφών της κορυφής ενός δεδομένου κύματος, τα οποία καθορίζονται από ένα σύνολο προφίλ κυμάτων που σχεδιάζονται παράλληλα με τη γενική κατεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Για την πλοήγηση, στοιχεία κυμάτων όπως το ύψος, η περίοδος, το μήκος, η απότομη κλίση και η γενική κατεύθυνση της κίνησης των κυμάτων έχουν τη μεγαλύτερη σημασία. Όλα εξαρτώνται από τις παραμέτρους της ροής του ανέμου (ταχύτητα και κατεύθυνση ανέμου), το μήκος του (επιτάχυνση) πάνω από τη θάλασσα και τη διάρκεια της δράσης του.
Ανάλογα με τις συνθήκες σχηματισμού και διάδοσης, τα κύματα ανέμου μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις τύπους.
Άνεμος - ένα σύστημα κυμάτων, το οποίο βρίσκεται τη στιγμή της παρατήρησης υπό την επίδραση του ανέμου με τον οποίο προκαλείται. Οι κατευθύνσεις διάδοσης των κυμάτων ανέμου και του ανέμου στα βαθιά νερά συνήθως συμπίπτουν ή διαφέρουν όχι περισσότερο από τέσσερις βαθμούς (45°).
Τα κύματα ανέμου χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι η υπήνεμη κλίση τους είναι πιο απότομη από την προσήνεμη, επομένως οι κορυφές των κορυφογραμμών συνήθως καταρρέουν, σχηματίζοντας αφρό ή ακόμα και σπάνε από έναν δυνατό άνεμο. Όταν τα κύματα εισέρχονται σε ρηχά νερά και πλησιάζουν στην ακτή, οι κατευθύνσεις διάδοσης των κυμάτων και του ανέμου μπορεί να διαφέρουν περισσότερο από 45°.
Swell - κύματα που προκαλούνται από τον άνεμο που διαδίδονται σε μια περιοχή σχηματισμού κυμάτων αφού ο άνεμος εξασθενήσει ή/και αλλάξει την κατεύθυνσή του, ή κύματα που προκαλούνται από τον άνεμο που προέρχονται από μια περιοχή σχηματισμού κυμάτων σε άλλη περιοχή όπου ο άνεμος φυσά με διαφορετική ταχύτητα και/ή κατεύθυνση . Μια ειδική περίπτωση διόγκωσης που διαδίδεται απουσία ανέμου ονομάζεται νεκρή διόγκωση.
Μικτή - ενθουσιασμός που προκύπτει από την αλληλεπίδραση των κυμάτων του ανέμου και της διόγκωσης.
Μετασχηματισμός κυμάτων ανέμου - αλλαγή στη δομή των κυμάτων ανέμου με αλλαγή βάθους. Στην περίπτωση αυτή, το σχήμα των κυμάτων παραμορφώνεται, γίνονται πιο απότομα και κοντύτερα και σε μικρό βάθος που δεν υπερβαίνει το ύψος του κύματος, οι κορυφές του τελευταίου ανατρέπονται και τα κύματα καταστρέφονται.
Στην εμφάνισή τους, τα κύματα ανέμου χαρακτηρίζονται από διαφορετικές μορφές.
Κυματισμοί - η αρχική μορφή ανάπτυξης των κυμάτων ανέμου, που προκύπτουν υπό την επίδραση ενός αδύναμου ανέμου. οι κορυφές των κυμάτων με κυματισμούς μοιάζουν με λέπια.
Τρισδιάστατος ενθουσιασμός - ένα σύνολο κυμάτων, το μέσο μήκος της κορυφής του οποίου είναι αρκετές φορές μεγαλύτερο από το μέσο μήκος κύματος.
Κανονικό κύμα - κύμα στο οποίο η μορφή και τα στοιχεία όλων των κυμάτων είναι τα ίδια.
Πλήθος - χαοτικός ενθουσιασμός που προκύπτει από την αλληλεπίδραση των κυμάτων που τρέχουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Τα κύματα που σπάνε πάνω από όχθες, υφάλους ή βράχους ονομάζονται θραύση. Τα κύματα που σπάνε στην παράκτια ζώνη ονομάζονται surf. Σε απόκρημνες ακτές και σε λιμενικές εγκαταστάσεις, το surf έχει τη μορφή αντίστροφου ρήγματος.
Τα κύματα στην επιφάνεια της θάλασσας χωρίζονται σε ελεύθερα, όταν η δύναμη που τα προκάλεσε σταματά να δρα και τα κύματα κινούνται ελεύθερα, και αναγκαστικά, όταν η δράση της δύναμης που προκάλεσε το σχηματισμό κυμάτων δεν σταματά.
Ανάλογα με τη μεταβλητότητα των κυματοειδών στοιχείων στο χρόνο, χωρίζονται σε σταθερά, δηλ. κύματα ανέμου, στα οποία τα στατιστικά χαρακτηριστικά των κυμάτων δεν αλλάζουν στο χρόνο και σε αναπτυσσόμενα ή απόσβεση - αλλάζοντας τα στοιχεία τους στο χρόνο.
Σύμφωνα με την κυματομορφή, χωρίζονται σε δισδιάστατα - ένα σύνολο κυμάτων, το μέσο μήκος της κορυφής του οποίου είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το μέσο μήκος κύματος, τρισδιάστατα - ένα σύνολο κυμάτων, το μέσο μήκος της κορυφής του οποίου είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το μήκος κύματος, και μοναχικό, έχοντας μόνο μια κορυφή σε σχήμα θόλου χωρίς σόλα.
Ανάλογα με την αναλογία του μήκους κύματος προς το βάθος της θάλασσας, τα κύματα χωρίζονται σε μικρά, το μήκος των οποίων είναι πολύ μικρότερο από το βάθος της θάλασσας και σε μεγάλα κύματα, το μήκος των οποίων είναι μεγαλύτερο από το βάθος της θάλασσας. θάλασσα.
Από τη φύση της κίνησης της κυματομορφής, είναι μεταφορικές, στις οποίες υπάρχει ορατή κίνηση της κυματομορφής, και όρθια - χωρίς κίνηση. Ανάλογα με το πώς βρίσκονται τα κύματα, χωρίζονται σε επιφανειακά και εσωτερικά. Τα εσωτερικά κύματα σχηματίζονται σε ένα ή άλλο βάθος στη διεπαφή μεταξύ στρωμάτων νερού διαφορετικής πυκνότητας.
3.1.2. Μέθοδοι υπολογισμού κυματικών στοιχείων
Κατά τη μελέτη των θαλάσσιων κυμάτων, μερικές θεωρητικές διατάξεις χρησιμοποιούνται για να εξηγήσουν ορισμένες πτυχές αυτού του φαινομένου. Οι γενικοί νόμοι της δομής των κυμάτων και η φύση της κίνησης των μεμονωμένων σωματιδίων τους εξετάζονται από την τροχοειδή θεωρία των κυμάτων. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, μεμονωμένα σωματίδια νερού σε επιφανειακά κύματα κινούνται κατά μήκος κλειστών ελλειψοειδών τροχιών, κάνοντας μια πλήρη περιστροφή σε χρόνο ίσο με την κυματική περίοδο t.Η περιστροφική κίνηση των διαδοχικών σωματιδίων του νερού που μετατοπίζονται από μια γωνία φάσης στην αρχική στιγμή της κίνησης δημιουργεί την εμφάνιση μεταφορικής κίνησης: μεμονωμένα σωματίδια κινούνται σε κλειστές τροχιές, ενώ το προφίλ κύματος κινείται μεταφορικά προς την κατεύθυνση του ανέμου. Η τροχοειδής θεωρία των κυμάτων κατέστησε δυνατή τη μαθηματική τεκμηρίωση της δομής των μεμονωμένων κυμάτων και τη διασύνδεση των στοιχείων τους. Λήφθηκαν τύποι που καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό των επιμέρους στοιχείων των κυμάτων
όπου g είναι η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης, το μήκος κύματος K, η ταχύτητα διάδοσής του C και η περίοδος t αλληλοσυνδέονται με την εξάρτηση K=Cx.
Σημειωτέον ότι η τροχοειδής θεωρία των κυμάτων ισχύει μόνο για τα κανονικά δισδιάστατα κύματα, τα οποία παρατηρούνται στην περίπτωση των κυμάτων ελεύθερου ανέμου - διόγκωσης. Με τα τρισδιάστατα κύματα ανέμου, οι τροχιακές διαδρομές των σωματιδίων δεν είναι κλειστές κυκλικές τροχιές, αφού υπό την επίδραση του ανέμου υπάρχει μια οριζόντια μεταφορά νερού στην επιφάνεια της θάλασσας προς την κατεύθυνση της διάδοσης του κύματος.
Η τροχοειδής θεωρία των θαλάσσιων κυμάτων δεν αποκαλύπτει τη διαδικασία ανάπτυξης και εξασθένησής τους, καθώς και τον μηχανισμό μεταφοράς ενέργειας από άνεμο σε κύμα. Εν τω μεταξύ, η λύση ακριβώς αυτών των ζητημάτων είναι απαραίτητη προκειμένου να ληφθούν αξιόπιστες εξαρτήσεις για τον υπολογισμό των στοιχείων των κυμάτων ανέμου.
Επομένως, η ανάπτυξη της θεωρίας των θαλάσσιων κυμάτων ακολούθησε την πορεία ανάπτυξης θεωρητικών και εμπειρικών σχέσεων μεταξύ ανέμου και κυμάτων, λαμβάνοντας υπόψη την ποικιλομορφία των πραγματικών θαλάσσιων κυμάτων ανέμου και τη μη σταθερότητα του φαινομένου, δηλαδή λαμβάνοντας υπόψη την ανάπτυξή τους και εξασθένηση.
Γενικά, οι τύποι για τον υπολογισμό των στοιχείων των κυμάτων ανέμου μπορούν να εκφραστούν ως συνάρτηση πολλών μεταβλητών
H, t, L, C \u003d f (W, D t, H),
Όπου W - ταχύτητα ανέμου. D - επιτάχυνση, t - διάρκεια της δράσης του ανέμου. H είναι το βάθος της θάλασσας.
Για περιοχές με ρηχά νερά των θαλασσών, για να υπολογίσετε το ύψος και το μήκος κύματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις εξαρτήσεις
Οι συντελεστές a και z είναι μεταβλητοί και εξαρτώνται από το βάθος της θάλασσας
A \u003d 0,0151H 0,342; z = 0,104Η 0,573.
Για ανοιχτές περιοχές των θαλασσών, τα στοιχεία των κυμάτων, των οποίων η κάλυψη ύψους είναι 5%, και οι μέσες τιμές των μηκών κύματος υπολογίζονται σύμφωνα με τις εξαρτήσεις:
H = 0,45 W 0,56 D 0,54 A,
L \u003d 0,3lW 0,66 D 0,64 A.
Ο συντελεστής Α υπολογίζεται με τον τύπο
Για ανοιχτές περιοχές του ωκεανού, τα κυματικά στοιχεία υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους τύπους:
όπου e είναι η απότομη κλίση του κύματος σε μικρές επιταχύνσεις, D PR είναι η μέγιστη επιτάχυνση, km. Το μέγιστο ύψος των κυμάτων καταιγίδας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο
όπου hmax - μέγιστο ύψος κύματος, m, D - μήκος επιτάχυνσης, μίλια.
Στο Κρατικό Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο, βάσει της φασματικής στατιστικής θεωρίας των κυμάτων, προέκυψαν γραφικές σχέσεις μεταξύ κυματοειδών στοιχείων και ταχύτητας ανέμου, της διάρκειας της δράσης του και του μήκους της επιτάχυνσης. Αυτές οι εξαρτήσεις πρέπει να θεωρούνται οι πιο αξιόπιστες, δίνοντας αποδεκτά αποτελέσματα, βάσει των οποίων κατασκευάστηκαν νομογράμματα στο Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της ΕΣΣΔ (V.S. Krasyuk) για τον υπολογισμό του ύψους των κυμάτων. Το νομόγραμμα (Εικ. 26) χωρίζεται σε τέσσερα τεταρτημόρια (I-IV) και αποτελείται από μια σειρά από γραφήματα διατεταγμένα σε μια ορισμένη σειρά.
Στο τεταρτημόριο I (μετρημένο από την κάτω δεξιά γωνία) του νομογράμματος, δίνεται ένα πλέγμα μοιρών, κάθε διαίρεση του οποίου (οριζόντια) αντιστοιχεί σε 1 ° μεσημβρινό σε δεδομένο γεωγραφικό πλάτος (από 70 έως 20 ° Β) για χάρτες κλίμακας από 1:15 000000 πολικές στερεογραφικές προβολές. Απαιτείται ένα πλέγμα μοιρών για τη μετατροπή της απόστασης μεταξύ ισοβαρών n και της ακτίνας καμπυλότητας των ισοβαρών R, που μετράται σε χάρτες διαφορετικής κλίμακας, σε κλίμακα 1:15 000000. Σε αυτήν την περίπτωση, προσδιορίζουμε την απόσταση μεταξύ ισοβαρών n και την ακτίνα καμπυλότητας των ισοβαρών R σε μεσημβρινές μοίρες σε ένα δεδομένο γεωγραφικό πλάτος. Η ακτίνα καμπυλότητας των ισοβαρών R είναι η ακτίνα του Κύκλου με τον οποίο το τμήμα της ισοβαρής που διέρχεται από το σημείο για το οποίο εκτελείται ο υπολογισμός ή κοντά σε αυτό έχει τη μεγαλύτερη επαφή. Καθορίζεται με τη βοήθεια ενός μετρητή με επιλογή με τέτοιο τρόπο ώστε το τόξο που αντλείται από το κέντρο που βρέθηκε να συμπίπτει με το δεδομένο τμήμα της ισοβαρής. Στη συνέχεια, στο πλέγμα βαθμών, σχεδιάζουμε τις μετρούμενες τιμές σε ένα δεδομένο γεωγραφικό πλάτος, εκφρασμένες σε μοίρες του μεσημβρινού και με μια λύση πυξίδας προσδιορίζουμε την ακτίνα καμπυλότητας των ισοβαρών και την απόσταση μεταξύ των ισοβαρών, που αντιστοιχεί σε κλίμακα 1: 15.000.000.
Στο τεταρτημόριο II του νομογράμματος, εμφανίζονται καμπύλες που εκφράζουν την εξάρτηση της ταχύτητας του ανέμου από την κλίση πίεσης και το γεωγραφικό πλάτος του τόπου (κάθε καμπύλη αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο γεωγραφικό πλάτος - από 70 έως 20 ° N). Για τη μετάβαση από τον υπολογισμένο άνεμο κλίσης στον άνεμο που φυσά κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας (σε ύψος 10 m), προέκυψε μια διόρθωση που λαμβάνει υπόψη τη διαστρωμάτωση του ατμοσφαιρικού επιφανειακού στρώματος. Κατά τον υπολογισμό για το κρύο μέρος του έτους (σταθερή στρωματοποίηση t w 2 ° C), ο συντελεστής είναι 0,6.
Ρύζι. Εικ. 26. Νομόγραμμα για τον υπολογισμό των στοιχείων των κυμάτων και της ταχύτητας του ανέμου από χάρτες του πεδίου επιφανειακής πίεσης, όπου σχεδιάζονται ισοβαρείς σε διαστήματα 5 mbar (a) και 8 mbar (β). 1 - χειμώνας, 2 - καλοκαίρι.
Το τεταρτημόριο III λαμβάνει υπόψη την επίδραση της ισοβαρής καμπυλότητας στη γεωστροφική ταχύτητα του ανέμου. Οι καμπύλες που αντιστοιχούν σε διαφορετικές τιμές της ακτίνας καμπυλότητας (1, 2, 5, κ.λπ.) δίνονται από συμπαγείς (χειμερινές) και διακεκομμένες (καλοκαίρι) γραμμές. Το σύμβολο oo σημαίνει ότι οι ισοβαρείς είναι ευθύγραμμες. Συνήθως, όταν η ακτίνα καμπυλότητας υπερβαίνει τις 15°, δεν απαιτείται να λαμβάνεται υπόψη η καμπυλότητα στους υπολογισμούς. Ο άξονας της τετμημένης που χωρίζει τα αυλάκια III και IV καθορίζει την ταχύτητα του ανέμου W για ένα δεδομένο σημείο.
Στο τεταρτημόριο IV υπάρχουν καμπύλες που καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό του ύψους των λεγόμενων σημαντικών κυμάτων (h 3H) με πιθανότητα 12,5% από την ταχύτητα, την επιτάχυνση ή τη διάρκεια του ανέμου.
Εάν είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο δεδομένα για την ταχύτητα του ανέμου, αλλά και για την επιτάχυνση και τη διάρκεια του ανέμου κατά τον προσδιορισμό του ύψους των κυμάτων, ο υπολογισμός πραγματοποιείται με βάση την επιτάχυνση και τη διάρκεια του ανέμου (σε ώρες) . Για να γίνει αυτό, από το τεταρτημόριο III του νομογράμματος, χαμηλώνουμε την κάθετο όχι στην καμπύλη επιτάχυνσης, αλλά στην καμπύλη της διάρκειας της δράσης του ανέμου (6 ή 12 ώρες). Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν (επιτάχυνση και διάρκεια), λαμβάνεται η μικρότερη τιμή του ύψους κύματος.
Ο υπολογισμός με τη χρήση του προτεινόμενου νομογράμματος μπορεί να γίνει μόνο για περιοχές της «βαθιάς θάλασσας», δηλαδή για περιοχές όπου το βάθος της θάλασσας δεν είναι μικρότερο από το μισό του μήκους κύματος. Για επιτάχυνση άνω των 500 km ή διάρκεια ανέμου μεγαλύτερη από 12 ώρες, χρησιμοποιείται η εξάρτηση του ύψους των κυμάτων από τον άνεμο που αντιστοιχεί στις συνθήκες του ωκεανού (παχύρευστη καμπύλη στο τεταρτημόριο IV).
Έτσι, για να προσδιορίσετε το ύψος των κυμάτων σε ένα δεδομένο σημείο, είναι απαραίτητο να εκτελέσετε τις ακόλουθες λειτουργίες:
Α) βρείτε την ακτίνα καμπυλότητας της ισοβαρής R που διέρχεται από ένα δεδομένο σημείο ή κοντά σε αυτό (χρησιμοποιώντας μια πυξίδα με επιλογή). Η ακτίνα καμπυλότητας των ισοβαρών προσδιορίζεται μόνο στην περίπτωση της κυκλωνικής καμπυλότητας (σε κυκλώνες και κοιλότητες) και εκφράζεται σε μεσημβρινές μοίρες.
Β) προσδιορίστε τη διαφορά πίεσης n μετρώντας την απόσταση μεταξύ γειτονικών ισοβαρών στην περιοχή του επιλεγμένου σημείου.
Γ) σύμφωνα με τις τιμές των R και n που βρέθηκαν, ανάλογα με την εποχή, βρίσκουμε την ταχύτητα του ανέμου W.
Δ) γνωρίζοντας την ταχύτητα του ανέμου W και την επιτάχυνση D ή τη διάρκεια του ανέμου (6 ή 12 ώρες), βρίσκουμε το ύψος σημαντικών κυμάτων (h 3H).
Η επιτάχυνση είναι η εξής. Από κάθε σημείο για το οποίο υπολογίζεται το ύψος του κύματος, σχεδιάζεται μια γραμμή ροής προς την αντίθετη κατεύθυνση του ανέμου έως ότου η διεύθυνση της αλλάξει σε σχέση με την αρχική κατά γωνία 45 ° ή φτάσει στην ακτή ή στην άκρη του πάγου. Κατά προσέγγιση, αυτή θα είναι η επιτάχυνση ή η διαδρομή του ανέμου, κατά την οποία θα πρέπει να σχηματιστεί (κύματα που φτάνουν σε ένα δεδομένο σημείο.
Η διάρκεια του ανέμου ορίζεται ως ο χρόνος κατά τον οποίο η κατεύθυνση του ανέμου παραμένει αμετάβλητη ή αποκλίνει από την αρχική κατά όχι περισσότερο από ± 22,5 °.
Σύμφωνα με το νομόγραμμα στο Σχ. 26α, μπορεί κανείς να προσδιορίσει το ύψος κύματος από τον χάρτη του πεδίου επιφανειακής πίεσης, στο οποίο οι ισοβαρείς σχεδιάζονται κατά 5 mbar. Εάν οι ισοβαρείς σύρονται κατά 8 mbar, τότε το νομόγραμμα που φαίνεται στο σχ. 26 β.
Η περίοδος και το μήκος κύματος μπορούν να υπολογιστούν από τα δεδομένα για την ταχύτητα του ανέμου και το ύψος κύματος. Ένας κατά προσέγγιση υπολογισμός της περιόδου των κυμάτων μπορεί να γίνει σύμφωνα με το γράφημα (Εικ. 27), το οποίο δείχνει τη σχέση μεταξύ των περιόδων και του ύψους των κυμάτων ανέμου σε διαφορετικές ταχύτητες ανέμου (W). Το μήκος κύματος καθορίζεται από την περίοδό του και το βάθος της θάλασσας σε ένα δεδομένο σημείο σύμφωνα με το γράφημα (Εικ. 28).
Τα κύματα δημιουργούνται από τον άνεμο. Οι καταιγίδες δημιουργούν ανέμους που επηρεάζουν την επιφάνεια του νερού, προκαλώντας κυματισμούς.Ακριβώς όπως οι κυματισμοί στο φλιτζάνι του καφέ σας μετά το σερφ όταν φυσάτε πάνω του. Ο ίδιος ο άνεμος φαίνεται στους χάρτες πρόγνωσης καιρού: πρόκειται για ζώνες χαμηλής πίεσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωσή τους, τόσο πιο δυνατός θα είναι ο άνεμος. Μικρά (τριχοειδή) κύματα αρχικά κινούνται προς την κατεύθυνση που φυσάει ο άνεμος. Όσο πιο δυνατός και μεγαλύτερος είναι ο άνεμος, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδρασή του στην επιφάνεια του νερού. Με την πάροδο του χρόνου, τα κύματα αρχίζουν να αυξάνονται σε μέγεθος. Καθώς ο άνεμος συνεχίζει να φυσάει και τα κύματα που δημιουργούνται από αυτόν συνεχίζουν να επηρεάζονται από αυτόν, μικρά κύματα αρχίζουν να αναπτύσσονται. Ο άνεμος έχει μεγαλύτερη επίδραση σε αυτά παρά σε μια ήρεμη επιφάνεια του νερού. Το μέγεθος ενός κύματος εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου που το σχηματίζει. Ο άνεμος που πνέει με κάποια σταθερή ταχύτητα θα μπορεί να δημιουργήσει ένα κύμα συγκεκριμένου μεγέθους. Και μόλις το κύμα φτάσει στο μέγιστο δυνατό μέγεθός του με έναν δεδομένο άνεμο, «σχηματίζεται πλήρως». Τα κύματα που δημιουργούνται έχουν διαφορετικές ταχύτητες και περιόδους κυμάτων. (Δείτε την ορολογία κυμάτων για περισσότερες λεπτομέρειες.) Τα κύματα μεγάλης περιόδου ταξιδεύουν πιο γρήγορα και διανύουν μεγαλύτερες αποστάσεις από τα αντίστοιχα πιο αργά. Καθώς απομακρύνονται από την πηγή του ανέμου (εξάπλωση), τα κύματα σχηματίζουν γραμμές από σερφ (φουσκώματα), τα οποία αναπόφευκτα κυλούν στην ακτή. Πιθανώς να είστε ήδη εξοικειωμένοι με την έννοια του "κύματος σετ" (κύμα σύνολο)! Τα κύματα που δεν επηρεάζονται πλέον από τον άνεμο που τα δημιούργησε ονομάζονται κύματα βυθού (groundswell). Αυτό ακριβώς ψάχνουν οι σέρφερ! Τι επηρεάζει το μέγεθος του surf (swell);Τρεις είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος των κυμάτων στην ανοιχτή θάλασσα: Η ταχύτητα του ανέμου - όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο μεγαλύτερο θα είναι το κύμα. Η διάρκεια του ανέμου είναι παρόμοια με την προηγούμενη. Fetch (fetch, "περιοχή κάλυψης") - και πάλι, όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή κάλυψης, τόσο μεγαλύτερο σχηματίζεται το κύμα. Μόλις σταματήσει η επίδραση του ανέμου πάνω τους, τα κύματα αρχίζουν να χάνουν την ενέργειά τους. Θα κινούνται μέχρι τη στιγμή που οι προεξοχές του βυθού, ή άλλα εμπόδια στο πέρασμά τους (ένα μεγάλο νησί για παράδειγμα) απορροφούν όλη την ενέργεια. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος ενός κύματος σε μια συγκεκριμένη θέση στο surf. Ανάμεσα τους:Η κατεύθυνση του surf (swell) - θα μας επιτρέψει να φτάσουμε το swell στο σημείο που χρειαζόμαστε; Ο πυθμένας του ωκεανού είναι ένα κύμα που κινείται από τα βάθη του ωκεανού προς τον ύφαλο, σχηματίζοντας μεγάλα κύματα με βαρέλια μέσα. Μια ρηχή μακριά προεξοχή που εκτείνεται προς την ακτή θα επιβραδύνει τα κύματα και θα χάσουν την ενέργειά τους. Παλίρροιες - ορισμένα αθλήματα εξαρτώνται πλήρως από αυτό. Μάθετε περισσότερα στην ενότητα για το πώς εμφανίζονται τα καλύτερα κύματα.
Από πού προέρχονται τα γιγάντια κύματα;
Τι προκαλεί την εμφάνιση των περισσότερων κυμάτων στους ωκεανούς και τις θάλασσες, για την ενέργεια των κυμάτων και για τα πιο γιγαντιαία κύματα.
Ο κύριος λόγος για την εμφάνιση των κυμάτων του ωκεανού είναι η επίδραση των ανέμων στην επιφάνεια του νερού. Η ταχύτητα ορισμένων κυμάτων μπορεί να αναπτυχθεί και μάλιστα να ξεπεράσει τα 95 χλμ. την ώρα. Η κορυφογραμμή από την κορυφογραμμή μπορεί να διαχωριστεί κατά 300 μέτρα. Διανύουν μεγάλες αποστάσεις στην επιφάνεια του ωκεανού. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους καταναλώνεται πριν φτάσουν στη γη, ίσως παρακάμπτοντας το βαθύτερο μέρος στον κόσμο- Η Τάφρος των Μαριανών. Και ναι, μικραίνουν. Και αν ο άνεμος ησυχάσει, τότε τα κύματα γίνονται πιο ήρεμα και ομαλά.
Αν πνέει δυνατό αεράκι στον ωκεανό, τότε το ύψος των κυμάτων συνήθως φτάνει τα 3 μέτρα. Αν ο άνεμος αρχίσει να γίνεται θυελλώδης, τότε μπορεί να γίνουν 6 μ. Σε ισχυρή θύελλα το ύψος τους μπορεί να είναι ήδη πάνω από 9 μ. και γίνονται απότομοι, με άφθονο ψεκασμό.
Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, όταν η ορατότητα είναι δύσκολη στον ωκεανό, το ύψος των κυμάτων ξεπερνά τα 12 μέτρα. Αλλά κατά τη διάρκεια μιας σφοδρής καταιγίδας, όταν η θάλασσα είναι εντελώς καλυμμένη με αφρό και ακόμη και μικρά πλοία, γιοτ ή πλοία (και όχι μόνο ψάρια, ακόμη και το μεγαλύτερο ψάρι) μπορεί απλά να χαθεί μεταξύ 14 κυμάτων.
Ο ρυθμός των κυμάτων
Μεγάλα κύματα ξεβράζουν σταδιακά τις ακτές. Τα μικρά κύματα μπορούν σιγά σιγά να ισοπεδώσουν την παραλία με ιζήματα. Τα κύματα χτυπούν τις ακτές υπό μια ορισμένη γωνία, επομένως, τα ιζήματα που ξεβράζονται σε ένα μέρος θα μεταφερθούν και θα αποτεθούν σε άλλο.
Κατά τη διάρκεια των ισχυρότερων τυφώνων ή καταιγίδων, μπορεί να συμβούν τέτοιες αλλαγές που τεράστιες εκτάσεις της ακτής μπορούν ξαφνικά να μεταμορφωθούν σημαντικά.
Και όχι μόνο η ακτή. Κάποτε, το 1755, πολύ μακριά από εμάς, κύματα ύψους 30 μέτρων έριξαν τη Λισαβόνα από το πρόσωπο της γης, βυθίζοντας τα κτίρια της πόλης κάτω από τόνους νερού, μετατρέποντάς τα σε ερείπια και σκοτώνοντας περισσότερους από μισό εκατομμύριο ανθρώπους. Και συνέβη σε μια μεγάλη καθολική αργία - Ημέρα των Αγίων Πάντων.
δολοφονικά κύματα
Τα μεγαλύτερα κύματα παρατηρούνται συνήθως κατά μήκος του ρεύματος της βελόνας (ή του ρεύματος Agulhas), στα ανοικτά των ακτών της Νότιας Αφρικής. Εδώ σημειώθηκε επίσης υψηλότερο κύμα στον ωκεανό. Το ύψος του ήταν 34 μ. Σε γενικές γραμμές, το μεγαλύτερο κύμα που έχει δει ποτέ καταγράφηκε από τον υπολοχαγό Φρειδερίκο Μάργκο σε ένα πλοίο στο δρόμο από τη Μανίλα στο Σαν Ντιέγκο. Ήταν 7 Φεβρουαρίου 1933. Το ύψος αυτού του κύματος ήταν επίσης περίπου 34 μέτρα. Οι ναυτικοί έδωσαν το παρατσούκλι "killer waves" σε τέτοια κύματα. Κατά κανόνα, ένα ασυνήθιστα υψηλό κύμα προηγείται πάντα από την ίδια βαθιά κατάθλιψη (ή βύθιση). Είναι γνωστό ότι μεγάλος αριθμός πλοίων εξαφανίστηκε σε τέτοιες κοιλότητες-αστοχίες. Παρεμπιπτόντως, τα κύματα που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της παλίρροιας δεν συνδέονται με τις παλίρροιες. Προκαλούνται από υποθαλάσσιο σεισμό ή ηφαιστειακή έκρηξη στον πυθμένα της θάλασσας ή του ωκεανού, που δημιουργεί την κίνηση τεράστιων μαζών νερού και, κατά συνέπεια, μεγάλα κύματα.
GCD για την περιβαλλοντική εκπαίδευση για παιδιά ηλικίας 6-7 ετών
με στοιχεία ερευνητικής δραστηριότητας
Θέμα:Από πού προέρχονται τα κύματα της θάλασσας;
Σκοπός του GCD:συνεχίστε να εξοικειώνετε τα παιδιά με τις ιδιότητες του αέρα. Εισάγετε τα παιδιά στην έννοια της κίνησης του αέρα. Δώστε στα παιδιά την ευκαιρία να λύσουν μόνα τους την προβληματική κατάσταση στη διαδικασία των ερευνητικών δραστηριοτήτων. Αναπτύξτε τη νοητική δραστηριότητα, την παρατήρηση. Να συνεχίσει να διαμορφώνει στα παιδιά ένα γνωστικό ενδιαφέρον για τη φύση.
Μέθοδοι και τεχνικές:πειραματισμός παιδιών, τεχνική παιχνιδιού, συνομιλία, μέθοδος μοντελοποίησης, προβληματική κατάσταση.
Υλικό:μπάνια με νερό, μπογιές, πινέλα για κάθε παιδί. Χάρτινα σκάφη και ανεμιστήρας ανάλογα με τον αριθμό των παιδιών. Ημερολόγια παρατήρησης, μολύβια, ένας «πειρατικός χάρτης», μια τσάντα με «θησαυρούς» - κοχύλια, βότσαλα κ.λπ.
Πρόοδος GCD:
Παιδιά, ας παίξουμε ένα πολύ ενδιαφέρον παιχνίδι:
Εγώ θα είμαι ο καλλιτέχνης και εσύ θα ζωγραφίζεις. Με τη βοήθειά σας, θα ζωγραφίσω διαφορετικές εικόνες.
Αποφάσισα να ζωγραφίσω τη θάλασσα. Όλοι οι τύποι, εκτός από τη Σάσα, στέκονται ο ένας δίπλα στον άλλο και τεντώνουν τα χέρια σου μπροστά, εσύ θα είσαι η θάλασσα και η Σάσα θα είναι μια βάρκα. Σε αυτή τη φωτογραφία μου, σχεδιάζεται μια πολύ ήρεμη θάλασσα, μόνο ελαφροί κυματισμοί τρέχουν στην επιφάνειά της. Μια βάρκα πλέει στη θάλασσα: (τα παιδιά στέκονται ήρεμα, κουνώντας ελαφρά τα δάχτυλά τους, ένα παιδί που απεικονίζει μια βάρκα «κολυμπά» δίπλα από τα παιδιά). Ξαφνικά δεν υπήρχαν μεγάλα κύματα στη θάλασσα. Ας προσπαθήσουμε να σχεδιάσουμε αυτά τα κύματα. (Τα παιδιά κάνουν ελαφριές κινήσεις σαν κύμα με τις παλάμες των χεριών τους, ένα παιδί - μια βάρκα επιπλέει στη θάλασσα, σαν να ταλαντεύεται στα κύματα). Τώρα αποφάσισα να ζωγραφίσω τη θάλασσα σε μια καταιγίδα. Δείξε μου πώς θα είναι η θάλασσα σε μια καταιγίδα, τι κύματα θα έχει. Σχεδιάστε αυτήν την εικόνα. (Τα παιδιά κάνουν ενεργητικές κινήσεις που μοιάζουν με κύμα με τα χέρια τους και το σκάφος πλέει έντονα ταλαντευόμενο πάνω στο κύμα).
Λοιπόν, καταφέρατε να σχεδιάσετε μια πραγματική θαλάσσια καταιγίδα.
Από πού πιστεύετε ότι προέρχονται τα κύματα; (Τα κύματα εμφανίζονται λόγω του ανέμου).
Θέλετε να ελέγξετε αν αυτό είναι αλήθεια; (Ναί).
Τότε ας γίνουμε επιστήμονες μαζί σας για λίγο και ας κάνουμε μερικά πειράματα που θα μας βοηθήσουν να μάθουμε από πού ακριβώς προέρχονται τα κύματα στη θάλασσα. Μπείτε στο εργαστήριό μας και πάρτε τις θέσεις σας στα γραφεία σας.
(Τα παιδιά κάθονται στα τραπέζια στα οποία υπάρχει εξοπλισμός για πειράματα).
Για να ξεκινήσουμε τα πειράματά μας, χρειαζόμαστε τη θάλασσα. Ο καθένας σας θα φτιάξει τη δική του θάλασσα. Πάρτε μπολ και γεμίστε τα με νερό από τα μπουκάλια που υπάρχουν στα τραπέζια σας. Όλοι πήραν την ίδια θάλασσα; (Ναί).
Και πώς, με τη βοήθεια των χρωμάτων που βλέπετε στα τραπέζια σας, μπορούμε να κάνουμε τις θάλασσές σας να γίνουν διαφορετικές; (Προσθέστε χρώμα στο νερό).
Τι θα γίνει τότε με το νερό; (Θα γίνει χρωματιστό).
Ας προσπαθήσουμε να το κάνουμε αυτό. (Τα παιδιά ζωγραφίζουν το νερό με χρώματα διαφορετικών χρωμάτων)
Γιατί το νερό σου είναι χρωματιστό; (Υποθέσεις παιδιών. Εάν τα παιδιά δυσκολεύονται να απαντήσουν, τότε θυμηθείτε τα πειράματα που έγιναν στο παρελθόν με το νερό και οδηγήστε τα στο συμπέρασμα ότι το νερό δεν έχει χρώμα και μετατρέπεται σε οποιοδήποτε χρώμα).
Πώς είναι οι θάλασσες σας τώρα; (Οι θάλασσες αποδείχτηκαν διαφορετικά χρώματα).
Τώρα έχουμε μια μαύρη, κόκκινη, κίτρινη, μπλε θάλασσα.
Δείτε αν έχει κύματα στη θάλασσα σας τώρα; Ή μήπως η θάλασσα είναι ήρεμη και γαλήνια; (Δεν υπάρχουν κύματα. Η θάλασσα είναι ήρεμη, γαλήνια).
Τώρα φυσήξτε απαλά στη θάλασσα σας.
Τι απέγινε η θάλασσα; (Εμφανίζονται κύματα.)
Γιατί εμφανίστηκαν τα κύματα; (Επειδή φυσούσαμε στο νερό).
Σωστά. Φυσούσες στη θάλασσα, και από αυτό άρχισε να κινείται ο αέρας πάνω από το νερό, και αυτός ο αέρας ήταν που έκανε το νερό να κινηθεί, και τα κύματα έβγαιναν.
Και, ας, πώς μπορούν πραγματικοί επιστήμονες να προσπαθήσουν να δοκιμάσουν την υπόθεσή μας με διαφορετικό τρόπο ότι από την κίνηση του αέρα στη θάλασσα εμφανίστηκαν τα κύματα;
Για να το κάνετε αυτό, πάρτε έναν ανεμιστήρα χαρτιού και κουνήστε τον στο πρόσωπό σας. Τι νιώθεις? (Πώς φυσάει ο άνεμος)
Ένιωσες μια ανάσα ανέμου, δηλαδή πώς κινείται ο αέρας. Τώρα κουνήστε τη βεντάλια σας πάνω από τη θάλασσα σας. Τι απέγινε η θάλασσα; (Τα κύματα εμφανίστηκαν ξανά.)
Τώρα ξέρετε ακριβώς από πού προήλθαν τα κύματα; (Ναι. Κάναμε τον άνεμο ανεμιστήρα και αναγκάσαμε τον αέρα να κινείται πάνω από τη θάλασσα. Από αυτό εμφανίστηκαν κύματα).
Πιστεύετε ότι αυτή η εμπειρία επιβεβαιώνει την υπόθεση του swami μας ότι από την κίνηση του αέρα στη θάλασσα εμφανίζονται τα κύματα ή όχι; (Απαντήσεις παιδιών).
Γνωρίζετε ότι όλοι οι επιστήμονες καταγράφουν τις παρατηρήσεις τους που έγιναν κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Ας γράψουμε τις εμπειρίες μας στα ημερολόγιά μας. (Κάνε σκίτσα της εμπειρίας).
Παιδιά, έχετε κάνει πολύ σοβαρή επιστημονική δουλειά. Πρέπει να ξεκουραστείτε. Ας παίξουμε. Σταθείτε δίπλα στις καρέκλες σας. Επαναλάβετε μετά από μένα τις λέξεις του παιχνιδιού και εκτελέστε τις κινήσεις μαζί μου.
Ο άνεμος φυσάει στο διάστημα
Οδηγεί κύματα στη γαλάζια θάλασσα . (τα χέρια σηκωμένα προς τα πάνω, γέρνουν στο πλάι).
Τα ψάρια κρύβονται στον πάτο -
Το να κολυμπήσεις σε μια καταιγίδα δεν είναι εύκολο! (να κάνει οκλαδόν και να μιμείται τις κινήσεις ενός κολυμβητή με τα χέρια του)
Και όταν η καταιγίδα υποχωρεί στη θάλασσα,
Ο ήλιος θα ανατείλει στον ουρανό - (σταθείτε στα δάχτυλα των ποδιών, τα χέρια τεντώστε μέχρι τον "ήλιο")
Είμαστε στο καράβι μας
Ας κολυμπήσουμε στο γαλάζιο της θάλασσας! (μιμούνται τις κινήσεις ενός κολυμβητή με τα χέρια τους).
Κοιτάξτε, παιδιά, και υπάρχουν μικρές, χάρτινες βάρκες στα τραπέζια σας. Σε αυτά μπορείτε να πάτε σε οποιοδήποτε ταξίδι. Πού θέλετε να πλεύσετε; (απαντήσεις των παιδιών)
Ας πλεύσουμε στο νησί όπου οι πειρατές έθαψαν τον θησαυρό του βασιλιά της θάλασσας; (απαντήσεις των παιδιών)
Στη συνέχεια, κατεβάστε τα πλοία σας στη θάλασσα και ας πλεύσουμε. (Τα παιδιά κατεβάζουν τα πλοία τους στο νερό, το καθένα στη δική του «θάλασσα»).
Γιατί όμως τα πλοία μας στέκονται ακίνητα; Γιατί δεν μετακινούνται; Τι πρέπει να γίνει για να κολυμπήσουν; (Τα παιδιά κάνουν διάφορες προτάσεις: σπρώξτε με το χέρι σας, κουνήστε με ανεμιστήρα για να εμφανιστεί ο αέρας).
Και ας προσπαθήσουμε να φυσήξουμε ήσυχα στο πλοίο. Τι συνέβη? (Το πλοίο απέπλευσε).
Γιατί το σκάφος μας επέπλεε, τι το έκανε να κινηθεί; (Φυσήσαμε αέρα στο σκάφος και ο αέρας έκανε το σκάφος να σαλπάρει)
Σωστά. Όμως το πλοίο πλέει πολύ ήσυχα. Έτσι θα πλεύσουμε για πάρα πολύ καιρό στο νησί των θησαυρών μας. Τι να κάνω? (Υποθέσεις παιδιών. Κατά τη διάρκεια της συζήτησης, οδηγήστε τα παιδιά στην υπόθεση ότι πρέπει να φυσήξετε πιο δυνατά στο σκάφος).
Ας προσπαθήσουμε να φυσήξουμε πιο δυνατά στο σκάφος. Τι συνέβη? (Το σκάφος μας έπλεε πιο γρήγορα).
Γιατί πιστεύετε ότι το σκάφος άρχισε να κολυμπά πιο γρήγορα; (Φυσήσαμε πιο δυνατά πάνω του).
Άρα όσο πιο δυνατή είναι η ροή του αέρα, τόσο πιο γρήγορα πλέει το σκάφος μας.
Έτσι πλεύσαμε στο νησί μας. Ας βάλουμε τα πλοία στη στεριά.
Κοίτα παιδιά, έχω πειρατικό χάρτη του νησιού. Πάνω του, ένας σταυρός υποδεικνύει το μέρος όπου είναι θαμμένοι οι θησαυροί.
(Τα παιδιά κοιτάζουν τον χάρτη και καθορίζουν τη θέση της ομάδας που σημειώνεται με σταυρό στον χάρτη. Βρίσκουν θησαυρούς που είχε κρύψει προηγουμένως ο δάσκαλος).
Κοιτάξτε, εδώ είναι η τσάντα του θησαυρού. Ας δούμε τι υπάρχει εκεί μέσα. (Ανοίγουν τη σακούλα και βγάζουν διάφορα κοχύλια, βότσαλα θάλασσας, πέρλες, ξεραμένους αστερίες κ.λπ.)
Σας αρέσουν οι θησαυροί του βασιλιά της θάλασσας;
Τότε προτείνω την επόμενη φορά να πάμε ένα ταξίδι δια θαλάσσης και να επισκεφτούμε τον βασιλιά της θάλασσας.
Η επιφάνεια των θαλασσών και των ωκεανών είναι σπάνια ήρεμη: συνήθως καλύπτεται από κύματα και το σερφάρισμα χτυπά συνεχώς στις ακτές.
Ένα εκπληκτικό θέαμα: ένα τεράστιο φορτηγό πλοίο, το οποίο παίζεται από γιγάντια κύματα καταιγίδας στον ανοιχτό ωκεανό, δεν φαίνεται μεγαλύτερο από μια λέξη. Οι ταινίες με καταστροφές είναι γεμάτες με τέτοιες εικόνες - ένα κύμα τόσο ψηλό όσο ένα δεκαώροφο κτίριο.
Οι κυματικές ταλαντώσεις της επιφάνειας της θάλασσας συμβαίνουν κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, όταν ένας μακρύς θυελλώδης άνεμος, σε συνδυασμό με αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση, σχηματίζει ένα πολύπλοκο χαοτικό κυματικό πεδίο.
Τρέχοντα κύματα, βραστός αφρός του σερφ
Απομακρυνόμενοι από τον κυκλώνα που προκάλεσε την καταιγίδα, μπορεί κανείς να παρατηρήσει πώς μεταμορφώνεται το μοτίβο των κυμάτων, πώς τα κύματα γίνονται πιο ομοιόμορφα και οι τακτικές σειρές κινούνται η μία μετά την άλλη προς τη μία κατεύθυνση. Αυτά τα κύματα ονομάζονται διόγκωση. Το ύψος τέτοιων κυμάτων (δηλαδή η διαφορά στα επίπεδα μεταξύ του υψηλότερου και του χαμηλότερου σημείου του κύματος) και το μήκος τους (η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών κορυφών), καθώς και η ταχύτητα διάδοσής τους, είναι αρκετά σταθερά. Δύο κορυφές μπορούν να χωριστούν σε απόσταση έως και 300 m, και τέτοια κύματα μπορούν να φτάσουν σε ύψος 25 m. Οι δονήσεις των κυμάτων από τέτοια κύματα διαδίδονται σε βάθος έως και 150 m.
Από την περιοχή σχηματισμού, τα διογκωμένα κύματα διαδίδονται πολύ μακριά, ακόμη και με απόλυτη ηρεμία. Για παράδειγμα, οι κυκλώνες που περνούν από τις ακτές της Νέας Γης προκαλούν κύματα που φτάνουν στον Βισκαϊκό Κόλπο στα ανοικτά της δυτικής ακτής της Γαλλίας σε τρεις ημέρες - σχεδόν 3000 km από τον τόπο σχηματισμού τους.
Όταν πλησιάζετε στην ακτή, καθώς μειώνεται το βάθος, αυτά τα κύματα αλλάζουν την εμφάνισή τους. Όταν οι ταλαντώσεις των κυμάτων φτάνουν στον πυθμένα, η κίνηση των κυμάτων επιβραδύνεται, αρχίζουν να παραμορφώνονται, κάτι που τελειώνει με την κατάρρευση των κορυφογραμμών. Τέτοια κύματα περιμένουν με ανυπομονησία οι σέρφερ. Είναι ιδιαίτερα θεαματικές σε περιοχές όπου ο βυθός πέφτει απότομα κοντά στην ακτή, για παράδειγμα, στον Κόλπο της Γουινέας στη δυτική Αφρική. Αυτό το μέρος είναι πολύ δημοφιλές στους σέρφερ σε όλο τον κόσμο.
Παλίρροιες: παγκόσμια κύματα
Οι παλίρροιες είναι ένα εντελώς διαφορετικό φαινόμενο. Πρόκειται για περιοδικές διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας, ορατές καθαρά από την ακτή και επαναλαμβανόμενες περίπου κάθε 12,5 ώρες. Προκαλούνται από τη βαρυτική αλληλεπίδραση των νερών των ωκεανών κυρίως με τη Σελήνη. Η περίοδος των παλίρροιων καθορίζεται από την αναλογία των περιόδων της ημερήσιας περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της και της περιστροφής της Σελήνης γύρω από τη Γη. Ο ήλιος εμπλέκεται επίσης στο σχηματισμό των παλίρροιων, αλλά σε μικρότερο βαθμό από τη σελήνη. Παρά την υπεροχή σε μάζα. Ο ήλιος είναι πολύ μακριά από τη γη.
Η συνολική αξία των παλίρροιων εξαρτάται, επομένως, από τη σχετική θέση της Γης, της Σελήνης και του Ήλιου, η οποία αλλάζει κατά τη διάρκεια του μήνα. Όταν βρίσκονται στην ίδια γραμμή (κάτι που συμβαίνει στην πανσέληνο και τη νέα σελήνη), οι παλίρροιες φτάνουν τις μέγιστες τιμές τους. Οι υψηλότερες παλίρροιες παρατηρούνται στον κόλπο του Fundy στην ακτή του Καναδά: η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης στάθμης της θάλασσας εδώ είναι περίπου 19,6 m.
