Вітрові хвилі: поняття, структура і характеристики. Як утворюється вітрова хвиля?

Хвиля-це природне явище, багато в чому визначає комфортність перебування в відкрите море. Маленькі хвилі можна навіть не помітити. Але ось великі здатні завдати істотної шкоди морському судну і нашкодити його пасажирам. У цій статті мова піде про вітрових хвилях. Що вони собою являють, як утворюються, і якими характеристиками володіють? Давайте відповімо на всі ці питання разом!

Вітрові хвилі - що це таке?

Жодна водойма не може залишатися спокійним і нерухомим. Адже навіть незначний за силою вітер неодмінно відіб`ється 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 і пологі хвилі, звані брижі.

Важливо відзначити, що вода-речовина набагато більш щільне, ніж повітря. Внаслідок цього поверхня водойми трохи "запізнюється" після впливу вітру, і брижі переходить в 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 декількох елементів (см. схему нижче):

• Гребінь-найвища точка хвилі.
• Підошва-найнижча точка хвилі.
• Схили-підвітряний і навітряний.

Підвітряний (передній) схил хвилі завжди крутіший, ніж навітряний. Тут, ДО РЕЧІ, простежується пряма аналогія з піщаними дюнами, які також формуються під впливом вітру. Наближаючись до берега, підошва хвилі гальмується об 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, яку гребінь хвилі проходить за одиницю часу (як правило, обчислюється 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 / з. Найменші хвилі характерні для внутрішніх морів, що глибоко вдаються в континент (наприклад, для чорного або Азовського морів).

Хвилювання моря: шкала

Стан моря-термін, який використовується в океанографічній науці для визначення стану відкритої поверхні великих водойм (озер ,морів,океанів) . Воно характеризується, перш за все, висотою хвиль і їх силою. Для оцінки ступеня хвилювання моря використовується 9-бальна шкала, розроблена Всесвітньою метеорологічною організацією.

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 та Індія. В основі роботи хвильової електростанції лежить перетворення механічної енергії морської хвилі в електричну за допомогою робочих механізмів, що складаються зі спеціальних поплавців, лопатей і маятників.

Перша така електростанція була запущена в Норвегії ще в 1985 році. Її потужність становить 850 кВт. У наші дні ряд держав використовує хвильову енергію для живлення автономних буїв, плавучих маяків, марикультурних господарств і навіть невеликих бурових платформ.