valuri de suprafață
Storm acoperă întotdeauna o porțiune limitată din suprafața oceanului. Pe măsură ce crește de vânt în zona acțiunii sale sunt în curs de dezvoltare și de valuri în creștere. După ce a fost stabilit la câtva timp după aer, excitare este staționar statistic. Aceasta înseamnă că înălțimea medie a valurilor, iar lungimea medie a acestora, iar perioada medie nu se schimba. Cu toate acestea, suprafața instantanee a apei în stare a zonei de acțiune a vântului uite haotic. În acest moment particular este o suprafață complexă dezordonate alternante arbori, dealuri și văi de diferite înălțimi și întindere orizontală. În trecerea la momentele ulterioare ale geometriei suprafeței apei variază în moduri aleatoare, imprevizibile. Prin cele de mai sus, studiul undelor în zona de generare a vântului lor abordare statistică este doar aplicabilă. Metode de teoria probabilităților și multele observații pe care a făcut posibilă obținerea în acest fel un număr de rezultate utile. Sa constatat că distribuția probabilistică a valurilor urmează funcția de distribuție Rayleigh. Expresia ei este formula integrală
în cazul în care: hw - înălțimea undei de probabilitate F depășire;
Exponentul m este schimbat de la 4 în apă adâncă până la 2 la mică adâncime. Înălțimea medie a undelor hw0 pot fi găsite pentru relații suplimentare bazate pe echilibrul energiei valurilor. Conform observațiilor din timpul furtunilor înălțimea valurilor oceanice depășesc adesea 10 m. Uraganele valuri individuale pot ajunge la inaltimi de 20-25 m.
T. timp pentru care se misca unda lungime l sa. Aceasta se numește perioada de val. Perioada medie și lungimea de undă medie în regiunea generării de vânt sunt exprimate, respectiv, formule empirice care leagă aceste valori cu viteza vântului:
Cele numerice Coeficienții în aceste formule dimensionale w viteza vântului este de dimensiune m / s.
Mai lung val, cu atât mai repede se mișcă în ocean și se disipează mai lent energia. Prin urmare, cel mai mare val de emergente din zona de furtuna se poate extinde dincolo de această zonă și se îndepărtează pe distanțe lungi, de la locul de origine. Astfel de valuri se numesc umfle. Când se oprește vânt, primele valuri amortizată, iar după un timp în zona sa încheiat furtuni sunt, de asemenea, doar se umfla. Swell sunt ordonate formațiuni. Ei au forma unor arbori paraleli cu o formă apropiată de sinus și urmați reciproc printr-o distanță aproximativ egală.
Dreptul ridicătură caracter poate descrie în mod adecvat proprietățile lor metode hidrodinamice. Profilul undă sinusoidală și elementele sale sunt prezentate în Fig. 56. Litera x indică înălțimea suprafeței libere în raport cu nivelul de repaus. În propagarea undelor x sinus variază de-a lungul traseului x si timpul t conform legii
în cazul în care: a - amplitudine (jumătate de înălțime) a valurilor.
Viteza de propagare a undelor sinusoidale, în general, exprimată prin formula
Dacă adâncimea rezervor este mare în comparație cu lungimea de undă, adică, . atunci. și formula (100) veniturilor în următoarele:
Dacă, dimpotrivă ,. atunci. și în locul formulei (100) avem
Astfel, în ape adânci vitezei de propagare a undei este determinată de lungimea lor, și mici - adâncimea rezervorului. Pentru granița convențională dintre corpurile de adâncime și de mică adâncime de apă au adoptat o adâncime egală cu jumătate din lungimea de undă :. Deasupra patului oceanic al oceanului este întotdeauna profund pentru valuri de vant, dar el devine un „mic“ atunci când a distribuit valurile tsunami.
Deoarece lungimile de undă umfla pot fi de la câteva zeci până la câteva sute de metri, în conformitate cu formula (101), viteza lor de mișcare se află, de obicei, în intervalul 10-20 m / s. Aceasta înseamnă că o ridicătură zi poate trece mai mult de 1500 de km.
Atingerea țărm valurile sunt transformate. crestele lor conice, scobituri devin plate. Când adâncimea de apă egală cu 1,5-2,0 înălțimea valurilor val de rupere.
În cazul în care valurile în ocean sau la mare, precum și în partea deschisă a răspândirii lac sau rezervor de-a lungul coastei, acestea sunt utilizate pentru a adancituri de coastă.
Whitecaps caută să devină paralele cu linia de coastă, viteza undei obține o componentă îndreptată spre țărm (fig. 57). acest
Fenomenul se numește refracție de valuri pe mal adancituri. val Explicație refracție dă formula (102). viteza undei peste partea inferioară pantei este variabilă de-a lungul crestei - cea mai apropiată de zonele de plajă ale crestei se deplasează mai încet, off-shore - mai rapid.
Se apropie de țărm la un unghi ascuțit, ciobire, valuri longshore a crea un flux de apă (vezi. Fig. 57). Viteza longshore poate ajunge la 1,0-1,5 m / s. Aceste viteze sunt suficiente pentru intensiv de transport sedimente, iar curenții longshore muta pe coasta și în zonele de coastă ale maselor de sol mari de lacuri și rezervoare. Când longshore întâlnește gura golfului sau a golfului, aceasta pune aici marfa sau parte a acesteia, precum și intrările în golfuri după furtuni devin superficiale.
De două ori pe zi a oceanelor strabate val. Perioada de Tidal val egal cu jumătate din zilele lunare 12 h 25 min, sau cu 44700. Lungimea mai mare a zilei lunar, comparativ cu luna solara, deoarece se învârte în orbita sa în aceeași direcție în care se rotește Pământul. Prin marele cerc al globului, care se află în planul orbitei Lunii, val se deplasează cu o viteză medie de 450 m / s. Această viteză nu poate fi obținută prin formula (102), ca mareele sunt vibrații, nu pierde ca unda forțată sau umfla Seiches.
De obicei, observate curs fluctuațiile nivelului apei mareelor este prezentată în Fig. 58. Cel mai înalt nivel la maree înaltă numit plin cu apă MF, nainizschy la reflux - MB mici de apă. Fluctuațiile în nivelurile de mai multe întârziate în ceea ce privește mișcarea Lunii. Timpul scurs între punctul culminant al Lunii și luna plină se numește diferența de apă. Se schimbă pe parcursul lunii și anului, precum și pe ocean. Când declinație zero, Luna (planul orbita Lunii coincide cu planul ecuatorului), înălțimea totală a două de apă semidiurnal aceleași. Când declinație non-zero (și variază de la 0 ° la ± 28 °) înălțime plin diferite ape.
Fluxul valurilor generate de două corpuri cerești - soarele și luna și distribuite pe o suprafață sferică. Unele dintre aceste circumstanțe, să nu mai vorbim de distribuția inegală a adâncimile oceanului și incorectitudinea frontierelor sale, da fluctuații Livni sunt extrem de complexe. Prin manifestările acestei complexități se numără faptul că, în plus față de cele prezentate în Fig. 58 fluctuații semidiurnal în ocean sunt formate în anumite condiții, variații diurn - una completă și una de apă mici pe zi.
Diferența de înălțime dintre maree înaltă și joasă numită cantitate de apă. În ocean gama mareelor este mic. La insulele oceanice mici depaseste rareori 1 m. Cele mai mari valori ale valorii mareelor ajunge la malul mărilor și oceanelor, în special în alimentările, golfuri și Narrows. De-a lungul frontierelor maritime ale URSS cea mai mare valoare de valul - de până la 12 m - se observă în Penzhenskoy buza Okhotsk. Valorile 8-10 m ajung la mareele la gura Mezen. Gurile de mare râu siberian, Ob, Enisei și nivelurile de fluctuație Lena Livni semnificativ mai slabe de vânt. Supratensiunile oscilații
În Europa de Vest, cele mai mari sunt mareele de pe coasta atlantică a Franței și coasta Angliei. Amploarea valul din Golful Bristol de până la 15 m Cele mai mari maree de pe pământ. - 18 m - sunt observate în Golful Fundy de pe coasta atlantică a Canadei.
Luați în considerare mecanism de maree fluctuații la nivelul mării. Forțele care cauzează aceste vibrații sunt numite maree. Acestea sunt cauzate de atracția Lunii și a Soarelui, dar după cum vom arăta acum, nu este egal de forțe atractive. În plus față de acestea, în formarea fluctuațiilor mareelor care implică Coriolis și forța de inerție centrifugal și forța de frecare. Mareea-forța generată de atracția Lunii, din cauza apropierii Lunii față de Pământ este de 2,3 ori mai multă forță de maree exercitată de soare. Valorile absolute ale forțelor de maree sunt foarte mici. Atunci când pe unitatea de masă au masurat sute de milioane de acțiuni de accelerare a gravitației pe Pământ.
Pentru a înțelege esența fenomenului, analiza acțiunii pe apă în atragerea de corp Ocean și, ca atare, vom lua soarele, pentru că legile mișcării planetelor în jurul Soarelui face foarte ușor pentru a rezolva problema forțelor centrifuge cauzate de mișcarea (în cazul în care ne-am luat pentru a atrage corpul Lunii, Noi am descoperit că Pământul și Luna se rotește în jurul unui centru comun de masă, situată în interiorul Pământului, iar definiția forței centrifuge ar fi foarte dificil).
Să presupunem, fără a introduce erori în raționamentul nostru fiind că planul ecuatorial coincide cu planul orbitei Pământului și separate în acest Pământ diametru plan direcționat la un moment dat
Soare (Fig. 59). De-a lungul diametrului selectat sunt forța centrifugă și forța de atracție a soarelui. Datorită legilor planetelor toate au același punct de calea orbitale Pământului și, prin urmare, forța centrifugă provocată de mișcarea orbitală a tuturor părților globului, și apoi la toate punctele de diametru nostru este același. În ceea ce privește forța de gravitație, diametrul capătului cu fața la soare - punctul zenit Z - spre celălalt capăt - punctul Nadir N ar trebui să scadă pe măsură. unde r - distanța punctului din centrul soarelui. Bazat pe diametrul mic al pământului ( „13000 km.) În comparație cu distanța de la pământ la soare (149 milioane de km.), Pot fi neglijate neliniarității această schimbare și va presupune că forța de atracție de la zenit este mai mare, dar în nadir forțe mai puțin atractive în centrul Pământului la aceeași valoare a DF. În centrul de greutate și forța centrifugă Pământului sunt echilibrate, pe echilibru suprafața pământului, în mod evident, nu funcționează. La zenit, în cazul în care gravitația este mai mare decât centrifuga, rezultat lor DF îndreptat spre soare, la nadir - DF este direcționată departe de soare. Forțele ± DF este mareea. Definiția generală a forțelor de maree includ energia mareelor, la un moment dat de pe glob este o diferență între vector de forța de atracție a unui corp ceresc (Soarele sau Luna), la un anumit punct și forța sa de atracție a Centrului Pământului. În analiza finală, este responsabilă de formarea mareelor neuniformității câmpului gravitațional.
Distribuția descrisă a forțelor mareelor conduce la faptul că, la fiecare dată suprafața liberă a oceanelor are două cocoașă diametral opuse. Aceste denivelări în cadrul de referință asociat cu soarele in timpul zilei aproape nu schimbă poziția, iar în cadrul de referință asociat cu Pământul prin rotație, se deplasează în sens invers direcției de rotație, creând efectul celor două valuri de maree semi-diurn.
Calitatea este același impact asupra oceanului și atracția Lunii. Având în vedere că poziția relativă a celor trei corpuri cerești - Soarele, Pamantul si Luna - se schimbă periodic, se schimbă periodic, ca suma a două forțe generatoare de maree, și cu ea valoarea mareelor. Cea mai importantă lunar așa-numita inegalitate mareelor. Acesta este după cum urmează. În luna nouă și luna plină trei corpuri - (. Figura 60) Soare C., Pamantul si Luna 3 A - sunt situate pe o linie dreaptă. Această condiție este numită syzygy astronomice. Se adaugă forțele mareice ale Lunii și Soarelui în timpul mareelor de primăvară, iar după 1-2 zile după valul atinge valoarea sa maximă. Acestea se numesc syzygy. În primul și ultimul trimestru al Lunii Pământului - Luna formează un unghi drept cu direcția Pământului - Sun. O astfel de configurație a trei corpuri ceresti este numit cuadratură. Atunci când două forțe de maree cuadratură nu stiva: axa perpendiculară pe cele două perechi de cocoașe și în curând mareele sunt reduse la valori minime. Aceste mareele sunt numite cuadratură.
Ceea ce a fost spus în această secțiune poate da doar o idee generală a mareelor. Teoria mareelor mecanica multe restante și matematică (Newton, Bernoulli, Laplace, Erie, H. Poincare, etc ..), dar nu putem considera această teorie ca finalizată. Completat de lucru teoretice și numeroasele observații făcut posibilă harta mareele și ghidurile, care sunt utilizate pe scară largă în navigație. Hărți și ghiduri continuă să fie completate și actualizate.
Notă una dintre cele mai interesante și prost înțeles teoria laterală a mareelor - problema forțelor de frecare care se dezvoltă în timpul mișcării valurilor mareelor. Conform estimărilor puterea pierdută prin frecare în valuri mareice ale oceanelor, este un număr considerabil: 1,1 × 10 iunie MW. Frecare dintre mareele pământ și inhibă rotația Pământului și este considerată a determina creșterea în lungime a zilei de 0,001 cu un secol, care este montat observații astronomice.