Большинство морских волн образуют ветры, дующие над водой. Размеры и сила этих волн зависят от скорости ветра, его продолжительности и «разгона» — длины пути, на котором ветер действует. Тихий океан, имеющий огромную протяженность, создает самые большие морские волны. Так, волны, которые обрушиваются на тихоокеанское побережье США, зарождаются порой за 10 тыс. км от берега.
Движение волны
В отличие от течений, приливов и отливов, морские волны в открытом океане не перемешают массы воды. Волны бегут, но вода остается на месте. Птица, которая качается на волнах, не уплывает вместе с волной. Частицы воды в волне движутся по кольцам. Чем дальше эти кольца от поверхности, тем меньше они становятся и, наконец, исчезают совсем. Находясь в подводной лодке на глубине 100 м, вы не почувствуете морских волн даже при самом свирепом шторме на поверхности.
Прибой
Когда морская волна достигает пологого берега, вода начинает тормозиться морским дном. Ее частицы движутся по все более сплюснутым овалам, и скорость волны уменьшается. На мелководье частицы воды не могут более замыкать свой овал, и гребень волны обрушивается. В зависимости от наклона дна волна может разлиться, накатиться или нахлынуть на берег. При малом наклоне дна волны разбиваются, не дойдя до берега, и разливаются. При большем наклоне дна волна обрушивается на берег. При очень крутом склоне волна взбегает на берег.
Словарь волн
Пенистые морские волны, взбегающие на берег, называются прибоем. Движение волны от берега называется откатом. Верхняя точка волны называется гребнем. Нижняя точка между волнами называется подошвой. Время между двумя волнами называется периодом волны. Высота волны — это расстояние по вертикали от ее гребня до подошвы. Длина волны — это расстояние от одного гребня до другого.
Работа волн
Волны могут проходить большие расстояния, не изменяя формы и не теряя энергии, долго после того, как вызвавший их ветер утихнет. Разбиваясь о берег, морские волны высвобождают энергию, накопленную за время странствия. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными. Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными. Низкие, широкие, закругленные волны вдали от берега называются зыбью. Волны заставляют частички воды описывать кружки, кольца. Размер колец уменьшается с глубиной. По мере приближения волны к покатому берегу частицы воды в ней описывают все более сплющенные овалы. Приближаясь к берегу, морские волны больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. На мелководье частицы воды больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. Мысы образованы из более твердой породы и разрушаются медленнее, чем соседние участки берега. Крутые, высокие морские волны подтачивают скалистые утесы у основания, образуя ниши. Утесы порой обрушиваются. Сглаженная волнами терраса — это все, что остается от разрушенных морем скал. Иногда вода поднимается по вертикальным трещинам в скале до вершины и вырывается на поверхность, образуя воронку. Разрушительная сила волн расширяет трещины в скале, образуя пещеры. Когда волны подтачивают скалу с двух сторон, пока не соединятся в проломе, образуются арки. Когда верх арки падает в море, остаются каменные столбы. Их основания подтачиваются, и столбы обрушиваются, образуя валуны. Галька и песок на пляже — это результат эрозии.
Деструктивные волны
Деструктивные морские волны постепенно размывают берег и уносят песок и гальку с пляжей. Обрушивая всю тяжесть своей воды и смытого материала на склоны и обрывы, волны разрушают их поверхность. Они вжимают воду и воздух в каждую трещину, каждую расщелину, часто с энергией взрыва, постепенно разделяя и ослабляя скалы. Отколовшиеся обломки скал используются для дальнейшего разрушения. Даже самые твердые скалы постепенно уничтожаются, и суша на берегу изменяется под действием волн.
Исчезающие деревни
Волны могут разрушать берег с поразительной быстротой. В графстве Линкольншир, в Англии, эрозия (разрушение) надвигается со скоростью 2 м в год. С 1870 г., когда был построен самый большой в США маяк на мысе Гаттерас, море смыло пляжи на 426 м в глубину побережья.
Цунами
Цунами — это волны огромной разрушительной силы. Они вызываются подводными землетрясениями или извержениями вулканов и могут пересекать океаны быстрее, чем реактивный самолет: 1000 км/ч. В глубоких водах они могут быть ниже одного метра, но, приближаясь к берегу, замедляют свой бег и вырастают до 30-50 метров, прежде чем обрушиться, затопляя берег и сметая все на своем пути. 90% всех зарегистрированных цунами отмечено в Тихом океане.
Волновые движения
Высота волны измеряется расстоянием по вертикали между ложбиной и гребнем волны. Высота большинства океанских волн меньше 3 м и лишь некоторые достигают 6-метровой высоты. Штормовые волны в районе Великобритании имеют высоту 10 м, а в антарктических водах — 16 м.
Длина волны, соответствующая расстоянию по горизонтали между соседними гребнями, меняется от одного метра в относительно спокойных условиях до нескольких сотен метров в местах зарождения штормовых волн. При выходе из района шторма высокие волны постепенно уплощаются, длина их увеличивается и в конце концов они превращаются в зыбь. Длина волн зыби может колебаться от 300 до 600 м.
Глубина проникновения волн зависит от размера круговых орбит или высоты волн и соотношения между глубиной водоема и длиной волны. С увеличением глубины волновое движение быстро уменьшается, и на глубине, равной половине длины волны, оно становится слабым.
Волны в зависимости от их высоты и длины обладают огромной силой. Средняя волна высотой около 2 м оказывает давление около 15 000 Па (15 т/м2). Хотя максимальное давление длится лишь доли секунды, но удары волны повторяются с определенной периодичностью, поэтому разрушительная способность волн очень велика.
Скорость волны на мелководье уменьшается вследствие трения о дно при глубинах меньше половины длины волны. Волны постепенно укорачиваются, становятся выше и круче до тех пор, пока их гребни не запрокидываются и обрушиваются. В конце концов они распадаются на беспорядочные прибойные волны или буруны.
Читайте так же статью «Волны на воде«