10.14. Хвилювання в океанах і морях
Хвилювання– це один із різновидів хвильових рухів, які існують в океані, і супроводжується відхиленням поверхні від своєї рівноваги.
Морські хвилі за походженням бувають:вітрові; припливно-відпливні, що виникають під дією сил притягання Місяця і Сонця;сейсмічні (цунамі),що виникають у результаті динамічних процесів у земній корі (землетруси, вулканічні виверження);анемобаричні, які пов’язані зі зміною поверхні океану від положення рівноваги під дією вітру й атмосферного тиску;корабельні, що утворюються при русі корабля.
За розміщенням відносно вільної поверхні рідини хвилі розрізняють:
хвилі, що утворилися на поверхні моря, – поверхневі хвилі;
хвилі, що виникають на деякій глибині і майже не проявляються
на поверхні розділу маси рідини, – внутрішні хвилі.
Внутрішні хвилів Світовому океані, зустрічаються так само часто, як і поверхневі. Існування внутрішніх хвиль було встановлено Ф. Нансеном та іншими дослідниками ще в 1909 р. в Норвезькому морі. Висота внутрішніх хвиль 10–20 і навіть 100 м, періоди таких хвиль від 10 хв до 2–5 год., довжина – кілька кілометрів.
Один із різновидів внутрішніх хвиль, так звана «мертва вода», також відкрита Ф.Нансеном під час плавання на «Фрамі"» в Арктиці. Виявилось, що в деяких місцях швидкість судна дуже сповільнювалась без видимих причин. З’ясувалося, що це спостерігається тоді, коли на солоній воді залягає шар більш прісної або прісної. Судно, рухаючись, створює внутрішні хвилі на межі цих вод і на це використовується енергія його руху.
Внутрішні хвилі впливають на поширення звуку, створюють перешкоди в океанологічних дослідженнях, можуть розмивати підводні схили, викликати зсуви, течії на поверхні тощо.
За формою розрізняють хвиліпоступальні (прогресивні), в яких спостерігається видиме переміщення хвилі, істоячі (типу сейші), у яких такого переміщення не буває.
За обрисом хвильового профілю хвилібувають:
плоскі, чи двомірні хвилі, елементи яких визначаються координат
тами на площині (у двох вимірах);
просторові, чи тримірні хвилі, елементи яких змінюються за
усіма трьома координатами.
Хвилі брижіутворюються рухом часток води по орбітах, що мають форму окружності, причому точки, які знаходяться на тому ж самому горизонті, рухаються по окружностях однакового радіуса, але з послідовним зрушенням фази на кожній орбіті, а ті, що знаходяться на одній вертикалі рухаються в одній і тій самій фазі, але по орбітах зі зменшенням радіуса з глибиною.
Вітрові хвилі бувають:
капілярні вітрові хвилі– це щойно народжені хвилі, які мають ви-
гляд рябі; існування таких хвиль пов’язане з поверхневим натягом;
гравітаційні вітрові хвилі– капілярні хвилі при стійкому вітрі
інтерферуються, збільшуються за розміром, перш за все по довжині.
При пологому дні і незмінній прибережній смузі передній схил хвилі стає крутішим, гребінь досягає передньої підошви і навалюється, утворюючи прибій. Прибій може виникати як коло відмілистого, так і коло стрімкого берега. В останньому випадку в районах, куди поширюються океанічні хвилі, він набуває характерускиду.
Якщо перекидання хвиль відбувається на деякій відстані від берега над смугою відмілин або підводних рифів, то це явище називається буруном.
Гребінь хвилі направляється на сушу, виникає заплеск.
Якщо берег крутий і дно глибоке, може відбутись відбиття хвиль та інтерференція падаючої і відбитої хвиль, тобто утворення стоячої хвилі.
Хвилі ще поділяються на короткі – довжина хвилі менша за глибину моря ідовгі– довжина хвилі більша за глибину моря.
До загальних елементів хвиль належать (рис. 37):
середній хвильовий рівень– лінія, що перетинає хвильовий профіль
так, що сумарні площі вище і нижче цієї лінії – однакові;
2) хвильовий профіль– крива, отримана внаслідок перетинання поверхні моря вертикальною площиною в заданому напрямку (зазвичай в напрямку розповсюдження хвилі),
3) гребінь хвилі– найвища точка хвильового профілю;
4) вершина– найвища точка гребеня;
5)улоговина– частина хвилі, розташована нижче середнього хвильового рівня;
6)підошва хвилі– найнижча точка хвильового профілю;
7)висота хвилі– відстань по вертикалі від найвищої до найнижчої точки хвильового профілю;
8) довжина хвилі– горизонтальна відстань між двома послідовно розміщеними найнижчими точками в напрямку розходження хвилі (чи між двома гребенями двох послідовних хвиль);
9) крутизна хвилі k – відношення висоти хвилі до її довжини (k = h/λ).
10) фронт хвилі– лінія, яка проходить уздовж гребеня хвилі і перпендикулярна до напрямку переміщення хвиль.
Рис. 37. Основні елементи хвиль: 1 – середній хвильовий рівень, 2 – хвильовий профіль, 3 – гребінь, 4 – вершина, 5 – улоговина, 6 – підошва, 7 –висота хвилі h, 8 – довжина хвилі λ, 9 – крутизна хвилі k
Цунамі– одиночні хвилі чи невеликі серії хвиль заввишки від десятків сантиметрів до 30–35 м і навіть більше; виникають у результаті землетрусів на дні океану, зсувів на крутих схилах дна і вулканічних вивержень. Період цих хвиль від 2 до 40 хв., довжина хвилі – від 20 до 400–600 км, швидкість розходження - сотні кілометрів за годину. Найчастіше цунамі бувають біля берегів Японії, Чилі, Перу, Алеутських і Гавайських островів.
Найбільші вітрові хвилі спостерігаються з частими і тривалими штормами. У південній півкулі області сильного хвилювання називають «ревучі сорокові», бо вони приурочені до зони західних вітрів поблизу 40-ї паралелі, а також, «несамовиті п’ятдесяті», що приурочені до 50-ї паралелі. Здебільшого висота хвиль не досягає і 4 м, але бувають хвилі висотою до 7 м і більше. Довжина хвиль переважно 130–170 м. У морях висота хвиль не перевищує 9 м, довжина 150 м. Хвилі висотою 34 м зафіксовані в північній частині Тихого океану. Хвилі максимальної довжини – 800 м спостерігаються біля південних берегів Британських островів і в екваторіальній частині Атлантики.
- В. Г. Клименко загальна гідрологія Навчальний посібник для студентів
- Вступ. Модуль 1. Фізико-хімічні властивості води. Гідрологія річок Вступ
- Блок 1. Гідрологія як наука. Її місце у вивченні географічної оболонки
- 1.4. Фізичні основи гідрологічних процесів
- 1.5. Розвиток гідрології як науки
- Блок 2. Розподіл води на земній кулі. Кругообіг води
- 2.1. Розподіл води на земній кулі
- 2.2. Зміна кількості води на земній кулі
- 2.3. Кругообіг води в природі
- 2.4. Водний баланс
- 2.5. Водні екосистеми
- 2.6. Водні ресурси України
- 3.1. Хімічний склад води
- 3.2. Фізичні властивості води
- 4.1. Типи річок
- 4.2. Морфологія й морфометрія річки та її басейну
- 4.2.1. Водозбір і басейн річки
- 4.2.2. Морфометричні характеристики басейну річки
- 4.2.3. Фізико-географічні й геологічні характеристики басейну річки
- 4.2.4. Річка і річкова мережа
- 4.2.5. Річкова долина й русло річки
- 4.2.6. Поздовжній профіль річки
- 4.3. Живлення річок
- Класифікація о. І. Воєйкова
- Класифікація м. І. Львовича
- 4.4. Водний баланс басейну річки
- 4.5. Водний режим річок
- 4.5.1. Види коливання водності річок
- 4.5.2. Рівневий режим річок
- 4.5.3. Фази водного режиму
- 4.5.4. Розчленування гідрографа за видами живлення
- 4.5.5. Класифікація річок за водним режимом
- 4.6. Річковий стік
- 4.6.1. Складові річкового стоку
- 4.6.2. Основні характеристики стоку
- 4.7. Рух води в річках
- 4.8. Річкові наноси
- 4.10. Руслові процеси
- 4.11. Термічний режим річок
- 4.12. Льодовий режим річок
- 4.13. Гідрохімічний режим річок
- 4.14. Гідробіологічні особливості річок
- Модуль 2. Характеристика водойм (озер, водосховищ, боліт) та особливих водних об’єктів (підземних вод, льодовиків)
- 5.1. Типи озер
- 5.2. Морфологія і морфометрія озер
- 5.3. Водний баланс озер
- 5.4. Коливання рівня води в озерах
- 5.5. Рух озерної води
- Хвилювання на озерах
- Течії в озерах
- Температурна класифікація озер
- 5.7. Льодовий режим озер
- 5.8. Оптичні явища в озері
- 5.9. Донні відклади озерної улоговини
- 5.10. Водні маси озер
- 5.11. Хімічний склад озерних вод
- 5.12. Гідробіологічна характеристика озера
- 5.13. Значення озер
- 6.1. Типи водосховищ
- 6.2. Основні характеристики водосховищ
- 6.3. Водний режим водосховищ
- 6.4. Термічний і льодовий режим водосховищ
- 6.5. Гідрохімічний і гідробіологічний режим водосховищ
- 6.6. Замулення водосховищ і переформування їх берегів
- 6.7. Водні маси водосховищ
- 6.8. Значення водосховищ та їх вплив на річковий стік і природне середовище
- 7.1. Типи боліт
- 7.2. Морфологія та гідрографія боліт
- 7.3. Водний баланс боліт
- 7.4. Рух води в болотах
- 7.5. Термічний режим боліт
- 7.6. Вплив боліт на стік річок. Практичне значення боліт і їх вивчення
- 8.1. Походження льодовиків та їх поширення на земній кулі
- 8.2. Типи льодовиків
- 8.5. Баланс льоду і води в льодовику
- 8.7. Робота льодовиків
- 8.8. Поширення та значення льодовиків
- 9.1. Походження підземних вод
- 9.2. Фізичні властивості ґрунтів
- 9.3. Водні властивості ґрунтів
- 9.4.Види води в порах ґрунту
- 9.5. Фільтраційні властивості порід і рух підземних вод
- 9.6. Класифікація підземних вод
- 9.7. Умови залягання підземних вод
- 9.8. Водний баланс і режим підземних вод
- 9.8.1. Водний баланс підземних вод
- 9.8.2. Режим підземних вод
- 9.9. Особливості хімічного складу підземних вод
- 9.10. Роль підземних вод у фізико-географічних процесах
- 9.11. Розповсюдження підземних вод
- 10.1. Світовий океан та його частини
- 10.2. Основні особливості будови земної кори під морями та океанами
- 10.3. Рельєф дна океанів
- 10.4. Донні відклади
- 10.5. Сольовий склад вод Світового океану
- 10.6. Солоність морської води
- 10.7. Водний баланс Світового океану
- 10.8. Густина і тиск морської води
- 10.9. Термічний режим океанів і морів
- 10.10. Лід в океанах і морях
- Класифікація морської криги
- Дрейф льоду
- 10.11. Водні маси океану
- 10.12. Оптичні та акустичні властивості морської води
- Швидкість звуку (у м/с) в морській воді при різній солоності і температурі
- 10.13. Рівень океанів і морів
- 10.14. Хвилювання в океанах і морях
- 10.15. Течії в океанах і морях
- 10.16. Припливи і відпливи
- 10.17. Ресурси Світового океану та їх використання
- 10.18. Проблеми охорони вод Світового океану
- Робоча програма навчальної дисципліни
- Опис навчальної дисципліни
- Мета та завдання навчальної дисципліни
- За модулем 1
- За модулем 2
- За модулем 3
- Також студенти повинні вміти: За модулем 1
- За модулем 2
- За модулем 3
- Програма навчальної дисципліни
- Тема 2. Кругообіг води у природі й водні ресурси Землі. Розподіл води на земній кулі. Єдність гідросфери. Зміна запасів води на Землі. Кругообіг води в природі та його енергетичні фактори.
- 2.1.1. Нормативні навчальні елементи за модулем 1
- Тема 5. Гідрологія льодовиків. Вивчення умов й особливостей похо-
- 2.1.1.Нормативні навчальні елементи за модулем 2
- Тема 1.Світовий океан та його частини. Класифікація морів. Гіпотези виникнення Світового океану. Будова, рельєф дна океанів і морів. Донні відклади в океанах і морях.
- Тема 2.Термічний режим океанів і морів. Загальна схема теплообміну в системі океан-атмосфера-літосфера. Тепловий баланс океану. Розподілення температури води у Світовому океані.
- Тема 3.Перемішування та обмін в океані. Види перемішування в морському середовищі: молекулярне, турбулентне. Методи розрахунку перемішування та обміну.
- 2.1.2. Нормативні навчальні елементи за модулем 3
- 4. Структура навчальної дисципліни
- 6. Теми лабораторних занять
- 7. Самостійна робота
- 8. Індивідуальне навчально –дослідне завдання
- 9. Методи навчання
- 10. Методи контролю
- 11. Розподіл балів, які отримують студенти
- Шкала оцінювання
- 12. Методичне забезпечення
- 13. Рекомендована література Базова
- Допоміжна
- 14. Інформаційні ресурси
- Виконання роботи
- Питання для самоперевірки
- Лабораторна робота № 2 Побудова поперечного профілю русла річки і обчислення його морфометричних характеристик
- Зміст роботи
- Виконання роботи
- Порядок виконання
- Питання для самоперевірки
- Лабораторна робота № 3 Середній багаторічний стік
- Зміст роботи
- Виконання роботи
- Порядок виконання
- Питання для самоперевірки
- Лабораторна робота № 4 Розчленування гідрографа річкового стоку
- Зміст роботи
- Виконання роботи
- Питання для самоперевірки
- Лабораторна робота № 5 Розподіл температури води в озері з глибиною
- Зміст роботи
- Виконання роботи
- Питання для самоперевірки
- Питання для самоперевірки
- Лабораторна робота № 7 Зміна температура води у Світовому океані
- Зміст роботи
- Виконання роботи
- Питання для самоперевірки: