Okeāna virsmas viļņi: definīcija, cēloņi un veidi

Okeāna virsmas viļņi ir virsmas viļņi, kas rodas okeāna augšējā slānī. Tos parasti rada vējš. Dažus rada ģeoloģiski efekti, piemēram, zemestrīces vai vulkānisks process, un tie var pārvietoties tūkstošiem jūdžu, pirms saskarties ar sauszemi. To lielums var būt no nelielām viļņošanās viļņiem līdz milzīgiem cunami. Nesalauztā vilnī atsevišķu ūdens daļiņu faktiskā kustība uz priekšu ir neliela, neraugoties uz lielo enerģijas daudzumu un impulsu, ko tas var nest uz priekšu. Kad vilnis ietriecas seklā ūdenī, tas "lūzt", jo grunts kustas lēnāk nekā virsma.

Kas ir virsmas viļņi un kā tie kustas

Okeāna virsmas viļņi ir kustības uz virsmas, kur ūdens daļiņas pārvietojas apļveidīgi vai elipsveidīgi kustību ciklā. Šī partikulu kustība pārsvarā notiek lokāli — ūdens pats par sevi neplūst uz priekšu tik tālu kā vilnis šķietami pārvietojas. Viļņu raksturo tādi parametri kā amplitūda (maksimālais augstuma novirze no vidējā līmeņa), viļņa garums (attālums starp diviem blakus esošiem viļņa virsotņu punktiem), periods (laiks starp diviem pēc kārtas sekojošiem viļņu maksimumiem) un ātrums (kā ātri viļņa forma pārvietojas).

Cēloņi

• Vēja radīti viļņi: visizplatītākie okeānā. To lielums ir atkarīgs no vēja ātruma, laika ilguma un "fetch" (brīvas ūdens platības attāluma, pa kuru vējš pūš). Intensīvas vētras var veidot ļoti lielus viļņus un atstāt ilgstošu viļņu režīmu (swell).
• Ģeofizikālie notikumi: Zemestrīces, vulkāniski procesi un nogruvumi pie vai zem ūdens var radīt lielus, tālsatiksmes viļņus — cunami, kas jūras augstumā var sākties ar mazu amplitūdu, bet, pienākot pie krasta, kļūst bīstami.
• Kuģi un cilvēka darbība: kuģu radīti viļņi, ostu būvniecība un zemes aizsprosti var mainīt lokālos viļņu apstākļus.
• Atmosfēras procesi: spēcīgas atmosfēras perturbācijas vai tropiskie cikloni var palielināt viļņu enerģiju un izraisīt vētru viļņus un viļņu rezonanču efektus.

Viļņu veidi

• Kapilārie viļņi: ļoti īsi viļņi, kuru atgriezeniskā spēka izraisītājošais faktors ir virsmas spraigums.
• Vēja viļņi: parasti redzamie viļņi piekrastē un atklātā jūrā; no tiem veidojas swell (ilgstoši, tālsatiksmes viļņi).
• Swell: viļņi, kas radušies tālākā vētrā un ceļojuši prom no ģenerēšanas vietas — vienmērīgāki un garāki nekā vietējie vēja viļņi.
• Cunami: ģeoloģisku notikumu izraisīti gravitācijas viļņi ar garu viļņa garumu un ātru izplatīšanās ātrumu; bīstami piekrastē.
• Internie viļņi: rodas saskarsmē starp ūdens slāņiem ar atšķirīgu blīvumu (nevis tieši uz virsmas), bet var ietekmēt virsmas apstākļus.

Īpašības un fizika (vienkāršoti)

Viļņa ātrums ir atkarīgs no viļņa garuma un ūdens dziļuma. Dziļūdenī viļņa ātrums palielinās ar viļņa garumu; seklā ūdenī ātrums ir aptuveni proporcionāls kvadrātsaknei no ūdens dziļuma, tāpēc, pieejot krastam, viļņi palēninās, viļņa garums samazinās un amplitūda pieaug — tas izskaidro, kāpēc viļņi lūzt. Viļņi nes lielu daudzumu enerģijas un impulsa, kas tiek pārnests uz krastu un var izraisīt eroziju, plūdus un bojājumus.

Krasta mijiedarbība

• Shoaling (pamatīga pastiprināšana): dziļums samazinās, viļņa augstums pieaug, un galu galā vilnis salūzt.
• Viļņu laušanās veidi: plāns (spērājs) lūzt asā leņķī gar krasta līniju, līdz ar to rodas garozas plūsmas (longshore drift) un var mainīties pludmales morfoloģija.
• Aizplūšana un ripstrēmas: pastāvīgs viļņu laušanās var radīt spēcīgas atpakaļplūsmas (rip currents), kas ir bīstamas peldētājiem.
• Refraction, diffraction, reflection: viļņu ceļš var mainīties, sastopoties ar aukstākiem ūdeņiem, salām vai krasta reljefu.

Mērīšana un prognozēšana

Viļņus monitorē ar bākām (buoys), pēdu platuma viļņu mērītājiem, satelītu altimetriju un jūras radariem. Numeriskie viļņu modeļi (spektrālie vai hidrodinamiskie) izmanto meteoroloģiskos datus (vēju ātrums un virziens), lai prognozētu viļņu augstumu, periodu un enerģijas izplatību. Šīs prognozes ir svarīgas kuģošanai, zvejai un piekrastes aizsardzībai.

Drošība un ietekme

• Atpūtas piekrastē ievērojiet vietējās brīdinājuma zīmes un glābšanas dienestu norādījumus.
• Ripstrēmas gadījumā necenšieties peldēt pret straumi — peldiet paralēli krastam, lai izkļūtu no plūsmas.
• Cunami gadījumā sekojiet evakuācijas brīdinājumiem — viļņi var būt vairāki un atnākt ar mazāku laika intervālu.
• Ilgtermiņā viļņu enerģija ietekmē piekrastes eroziju un aizplūšanu, tāpēc pludmales apsaimniekošana prasa izpratni par viļņu režīmiem.

Secinājums

Okeāna virsmas viļņi ir dinamiska parādība, ko ietekmē gan atmosfēras, gan ģeoloģiskie procesi. Tie var būt klusi un harmoniski, vai arī postoši un bīstami. Sapratne par viļņu izcelsmi, īpašībām un mijiedarbību ar krastu palīdz novērst bīstamas situācijas, plānot kuģošanu un aizsargāt piekrasti.

Meklēt pēc burta