Хвиля – це природне явище, в чому визначає комфортність перебування у відкритому морі. Маленькі хвилі можна навіть не помітити. Але ось великі здатні завдати істотної шкоди морському судну і нашкодити пасажирам. У цій статті мова піде про вітрових хвилях. Що вони собою представляють, як утворюються, і якими характеристиками володіють? Давайте відповімо на всі ці питання разом!
Вітрові хвилі – що це таке?
Жоден водоймище не може залишатися спокійним і нерухомим. Адже навіть незначний по силі вітер неодмінно позначиться на його поверхні. Вітрова хвиля утворюється в результаті прямого впливу вітру на водну гладь моря або озера. Щоб краще зрозуміти механізм її утворення, можна поспостерігати за пшеничним полем у вітряну погоду.
Отже, як же утворюються вітрові хвилі? При слабкому вітрі на спокійній поверхні води виникає легка брижі. Коли його швидкість зростає, з’являються невеликі ритмічні хвилі. Поступово їх довжина і висота збільшуються. При подальшому посиленні вітру на їх гребенях починають утворюватися «баранці» з білої піни. Швидкість вітрових хвиль може коливатися в широких межах (від 10 до 90 км/год). Після припинення вітру на морі можна побачити довгі, низькі та пологі хвилі, звані зыбью.
Важливо відзначити, що вода – речовина набагато більш щільне, ніж повітря. Внаслідок цього поверхню водойми трохи «запізнюється» після впливу вітру, і брижі переходить у хвилі лише через деякий час.
Вітрові хвилі варто відрізняти від цунамі і припливів. Перші виникають внаслідок підвищеної сейсмічної активності земної кори, а другі – в результаті впливу супутника нашої планети – Місяця.
Структура морської хвилі
Вітрова хвиля складається з кількох елементів (див. схему нижче):
- Гребінь – найвища точка хвилі.
- Підошва – найнижча точка хвилі.
- Схили – підвітряний бік і наветренный.
Підвітряний бік (передній) схил хвилі завжди більш крутий, ніж наветренный. Тут, до речі, простежується пряма аналогія з піщаними дюнами, які також формуються під впливом вітру. Наближаючись до берега, підошва хвилі гальмується про дно водойми, а її гребінь перекидається, розбиваючись на безліч бризок. Цей процес супроводжується активним руйнуванням гірських порід. Якщо ж хвиля натикається на прибережну скелю, то вода скидається вгору у вигляді потужного пінистого стовпа, висота якого може досягати декількох десятків метрів.
Характеристики вітрових хвиль
В океанографії виділяється чотири основні характеристики морської хвилі. Це:
- Висота – відстань між підошвою і гребенем по вертикалі.
- Довжина – відстань між двома гребенями сусідніх хвиль.
- Швидкість – відстань, яке гребінь хвилі проходить за одиницю часу (як правило, вимірюється в метрах за секунду).
- Крутизна – відношення висоти хвилі до половини її довжини.
Довжина вітрових хвиль коливається в широких межах від 0,5 до 250 метрів, висота може досягати 20-25 метрів. Найпотужніші хвилі спостерігаються в Південній півкулі, у відкритому океані. Тут швидкість їх руху нерідко досягає 15-20 м/с. Найменші хвилі характерні для внутрішніх морів, глибоко вдаються в континент (наприклад, для Чорного або Азовського морів).
Хвилювання моря: шкала
Стан моря – термін, використовуваний в океанографічної науці для визначення стану відкритої поверхні великих водойм (озер, морів, океанів). Воно характеризується, насамперед, висотою хвиль і їх силою. Для оцінки ступеня хвилювання моря використовується 9-бальна шкала, розроблена Всесвітньою метеорологічною організацією.
Бал | Назва | Висота хвиль (м) | Зовнішні ознаки |
0 | Абсолютно спокійне море | 0 | Гладка поверхня моря |
1 | Спокійне море | 0-0,1 | Брижі і незначні хвилі |
2 | Слабке хвилювання | 0,1-0,5 | Гребені хвиль починають перекидатися, але піни ще немає |
3 | Легке хвилювання | 0,5-1,25 | Місцями на гребенях хвиль з’являються «баранці» |
4 | Помірне хвилювання | 1,25-2,5 | «Баранці» присутні у великих кількостях |
5 | Неспокійне море | 2,5-4 | З’являються великі гребені |
6 | Велике хвилювання | 4-6 | Гребені утворюють великі штормові вали |
7 | Сильне хвилювання | 6-9 | Піна витягується в смуги і частково покриває схили хвиль |
8 | Дуже сильне хвилювання | 9-14 | Піна повністю покриває схили хвиль |
9 | Виняткове хвилювання | Більше 14 | Вся поверхня хвиль покрита товстим шаром піни. Повітря перенасичене водяний пил. Видимість різко знижується. |
Морські хвилі як джерело енергії
Використання природної енергії хвиль Океану – один з перспективних напрямків альтернативної електроенергетики. Вчені підрахували, що сумарна потужність всіх вітрових хвиль на планеті дорівнює 1020 Дж/год. Це колосальна цифра, але біда в тому, що отримання та використання цієї енергії сильно утруднено.
Сьогодні освоєнням хвильової енергетики всерйоз зайнялися такі країни, як Великобританія, Ірландія, Норвегія і Індія. В основі роботи хвильової електростанції лежить перетворення механічної енергії морської хвилі в електричну за допомогою робочих механізмів, що складаються з спеціальних поплавців, лопатей і маятників.
Перша така електростанція була запущена в Норвегії ще в 1985 році. Її потужність становить 850 кВт. В наші дні ряд держав використовують хвильову енергію для живлення автономних буїв, плавучих маяків, марикультурных господарств і навіть невеликих бурових платформ.
