Элементы морских волн , возникающих под действием ветра в океанах и морях, зависят не только от силы ветра, но и от продолжительности его действия, длины разгона и рельефа дна. Поэтому ветер одной и той же силы при различных конкретных условиях может вызывать различные волны. Наблюдаемые максимальные высоты волн в океанах значительно больше, чем в морях.
Ветровые волны высотой около 18 м наблюдались в Атлантическом океане при ветре 10-11 баллов и около 21 м при ветре 12 баллов.
Высоту волны 21 м наблюдали в Тихом океане во время продолжительного шторма ураганной силы.
В антарктических водах с дизель-электрохода «Обь» в 1958 году была измерена инструментально высота волны 24.5 м.
Наибольшая по высоте ветровая волна - 34 м была зафиксирована в Тихом океане.
Но такие высокие ветровые волны встречаются довольно редко. Так, для возникновения волны высотой 23 м необходимо, чтобы ветер со скоростью не менее 27 м/сек действовал, не меняя существенно своей скорости и направления, в течение 2-х суток на расстоянии 1200 морских миль (2200 км).
Решающее влияние на бурность моря оказывают:
ограниченность акватории и степень расчлененности моря на отдельные бассейны, что препятствует росту и распространению ветровых волн;
рельеф дна;
возможность проникновения в данное море волн из соседних морей или океанов;
развитие в море ледяного покрова;
интенсивность, устойчивость и направление штормовых ветров, что связано с характером циклонической деятельности над морем.
Повторяемость волн высотой 6 м и более составляет 17-20% в наиболее бурных, штормовых акваториях океанов. В тропических зонах повторяемость таких волн не более 3-5%. На морях волны высотой 6 м и более встречаются достаточно редко. Но в Северном, Норвежском, Беринговом, Охотском морях средняя многолетняя повторяемость волн высотой 6 м и более составляет около 8%.
Наибольшая наблюденная высота ветровых волн в Черном море составляла 9 м.
Особо выделяется акватория Южного океана. Южнее 40 о ю.ш. повторяемость волн высотой более 3 м во все сезоны года не меньше 40%. Это известные «ревущие сороковые» широты .
Максимальные штормовые волны могут достигать длины около 400 м и, следовательно, распространяться до значительных глубин. Если принять в соответствии с трохоидальной теорией волн, что высота волны с глубиной уменьшается по экспоненциальному закону, нетрудно вычислить, что при высоте волны на поверхности 15 м на глубине 150 м высота волны будет 0.7 м, на глубине 100 м – 1.9 м, а на глубине 30 м – 7 м.
Географическое распределение волн в различных районах Мирового океана по сезонам (месяцам) дается в специальных пособиях.
2. Приливы в Мировом океане
Приливы – это сердцебиение океана, пульс, ощущаемый во всем мире.
Альберт Дефант
немецкий океанограф
2.1. Понятие о приливах
Приливами (приливными колебаниями уровня) в Мировом океане называются динамические и физико-химические процессы в водах морей и океанов, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца.
Приливы наблюдаются не только в водной оболочке Земли. Установлены приливные деформации твердого тела Земли и приливные колебания атмосферного давления. Действие приливов сказывается в изменениях некоторых характеристик высоких слоев атмосферы и глубинных слоев океанов. С приливами в атмосфере и гидросфере связаны также электромагнитные явления.
История приливов начинается на самой ранней стадии развития Вселенной. Поскольку взаимное притяжение тел в пространстве - закон Вселенной, то приливы, должно быть, действовали на других планетах еще до того, как образовалась Земля, потому что приливообразующие силы возникли уже тогда в скоплениях звезд.
На Земле приливы существовали задолго до того, как появились океаны. И даже до того, как образовалась Луна, которая отчасти управляет ими. Притяжение Солнца порождало огромные приливы на поверхности Земли еще в те времена, когда она представляла собой расплавленную массу. Согласно одной из теорий даже образование Луны связывается с отрывом от Земли в результате сильного прилива части расплавленной массы.
В начале своего космического путешествия Луна была намного ближе к Земле, чем теперь. И в то время, когда земные испарения, сконденсировавшись во влагу, образовали океаны, приливы, порождаемые Луной, достигали огромной высоты. Они обрушивались на острова - континенты, меняя их очертания и вымывая из твердых земных пород соль и другие химические вещества, которые теперь содержатся в морской воде.
По мере того как Луна отдалялась от Земли, приливы слабели и, наконец, стали такими, какими мы наблюдаем их сегодня. Но и теперь они испытывают заметные колебания. Каждые несколько столетий расположение Луны, Земли и Солнца относительно друг друга повторяется, что обуславливает длительные приливные циклы: около 550 года н. э. приливы были минимальны, в 1400 году они достигли максимума, а следующий минимум ожидается примерно в 2400 году.
В наши дни, по мере того как Луна неуклонно отдаляется от Земли, приливы продолжают незаметно ослабевать. Одновременно приливное трение замедляет вращение Земли, вследствие чего с каждым столетием земные сутки удлиняются на доли секунды. Так будет продолжаться и дальше, и через многие миллионы лет лунные приливы исчезнут вовсе.
Кроме космических сил притяжения между Землей, Луной и Солнцем существенное влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия моря или океана, очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т.д. Если бы океан покрывал Землю сплошь слоем одинаковой глубины, приливы на одной и той же широте были бы одинаковыми и зависели бы только от приливообразующих сил Луны и Солнца. Однако приливные колебания уровня на одной и той же широте меняются в весьма широких пределах. В одних районах, как, например, в заливе Фанди (Канада), приливные колебания уровня достигают 16 м, по расчетным - 18 м, а в других - Балтийском море, расположенном на той же широте, они практически отсутствуют.
Приливные явления представляют собой волновое движение. Под действием периодической приливообразующей силы в океане возникает сложная волна, имеющая период, соответствующий периоду силы, но отличную от нее амплитуду и фазу. Частицы воды в приливной волне движутся по орбитам, имеющим форму эллипса, с осью очень сильно вытянутой по горизонтали. Движение частиц по их орбитам наблюдатель воспринимает как периодические колебания уровня и течений.
В отличие от других видов волн в Мировом океане, приливные волны являются регулярными и выражены чрезвычайно ярко. В прибрежных районах приливные колебания в 5-6 м - не редкость. Вблизи берегов наблюдаются также сильные приливные течения. В узкостях они достигают скорости 5-10 и даже 12 миль в час. С удалением от берегов приливные колебания уровня и течения уменьшаются. Независимо от этого, они все же оказывают существенное влияние на состояние вод всего Мирового океана, так как длинные приливные волны охватывают всю водную толщу.
Рассказывали истории о загадочном природном явлении . Необъяснимой силе, которая появляется ниоткуда и также бесследно исчезает. Таинственной силе, которую нельзя предвидеть, предупредить или опередить. Однако в современном мире ученым, наконец, удалось приоткрыть завесу тайны над явлением известным как волны-убийцы .
Океанские волны . Одна из мощнейших стихий на Земле. О волнах хорошо известно - их порождают штормы и они достигают огромных высот, но моряки утверждают, что есть иные волны , более высокие и разрушительнее. Их высота в четыре раза выше обычных. Одна единственная волна, несущая смерть. Она достаточно высокая, что затопить десятиэтажное здание или перевернуть 300-метровый круизный .
корабли и суда после встречи в волной-убийцей
лайнер «Norwegian Dream»
грузовое судно «Wilstar»
Однако устные рассказы и обнаруженные обломки кораблей только сгущают завесу тайн вокруг этого явления. Многие годы океанографы утверждали что волны, достигающие 36 метров в высоту невозможны. Согласно их расчетам такие волны образуются 1 раз в 10000 лет. Однако природа доказала, что даже математические модели иногда дают сбой.
Происхождение огромных волн неизвестно, а их существование не доказано.
волны-убийцы
Многие , отправлявшиеся в плавание в эпоху великих географических открытий, часто не возвращались обратно. В среднем на океанских просторах терялся один корабль в сутки зачастую бесследно. С тех пор принципы судостроения изменились. Остойчивость и прочность кораблей и судов заметно выросли. Однако вплоть до 2005 года тонуло по два корабля в неделю. Как всегда при весьма загадочных обстоятельствах. Никто не верил, что виноваты волны-убийцы, пока отдельные случаи не были подкреплены свидетельствами.
В 1980 году «Esso Languedoc » шел из порта Дурбан в ЮАР. Море было неспокойным, волны достигали в высоту 4 метра. Старший помощник капитана стоял на мостике когда волна во много раз выше всех остальных появилась из ниоткуда и стала приближаться к судну. Он успел щелкнуть затвором фотоаппарата. Верхушка мачты по правому борту находилась на высоте 25 метров от уровня воды, поэтому высота волны в сравнении с ней была определена как 30,5 метров. С появлением вещественных доказательств заставило общество задуматься. Танкеру «Esso Languedoc » удалось пережить сокрушительный удар, который потряс грузовое судно от носа до кормы.
высота волны зафиксированная с танкера «Esso Languedoc»
Однако даже такому свидетельствованию ученые все равно сомневались в размерах волн-убийц . И только в 1995 году в результате удара по нефтяной платформе «Draupner » были получены первые показания мощи волны. «Draupner » стояла в Северном море и в первый день нового года ее осаждали 10 метровые волны. В этом не было ничего необычного. Внезапно на скорости 70 км/час на нефтяную платформу обрушилась волна в три раза больше обычной. При ее ударе лазер, установленный на платформе, зафиксировал точные показания этого «монстра». Гребень волны находился на высоте 27 метров.
буровая платформа «Draupner»
Океанографы смогли проанализировать волновые спектры до, во время и после волны. Результаты были ошеломляющие. Ученые, наконец, смогли дать научное название волне-убийце - «блуждающая волна ». Она появляется неожиданно и никак не связанна с другими волнами в спектре. Возникает из-за воздушных потоков, но направленность ей придает течение. Когда подводное течение сталкивается с волнами, идущими в противоположном направлении, волны могут сжаться и устремиться вверх, сформировав «блуждающую волну ». Это объясняет, почему в районах с сильным течением так часты подобные явления. Течение Гольфстрим одно из них и проходит через печально известный район «Бермудского треугольника». Вполне вероятно, что причиной многих невероятных исчезновений в районе «Бермудского треугольника» является не воздействие сверхъестественных сил, а мощь самого океана и его порождении - волны-убийцы .
Еще одной средой возникновения волны-убийцы являются естественные препятствия, например острова, отмель, рифы. Волны огибают остров, и встречаются с другой его стороны, накладываясь друг на друга, чем вызывают свою силу. Наложение двух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией.
Волны-убийцы появляются и в спокойных водах. Они формируются под влиянием шторма бушующего за сотни миль, а затем их гонит в определенный район сильный ветер.
Торговые суда играют важнейшую роль в мировой экономике. 95 процентов товаров транспортируются по морю. Более 10 миллионов человек ежегодно отдыхают на круизных лайнерах, поэтому так важно строить , которые не сможет сокрушить большая волна.
Десятиметровые штормовые волны атакуют с силой равной шестью тоннам на 0,04 кв. м. Многие выдерживают силу равную пятнадцати тоннам, но 30-метровая волна-убийца имеет силу сто тонн. Это почти в два раза мощнее промышленного катка. Сегодня судостроители создают , отвечающие определенным стандартам. Одной из основных проблем судостроителей является способность волны-убийцы подняться через нос корабля и выбить иллюминаторы в надстройке, при этом вывести из строя электрооборудование. В результате судно теряет управление.
Возможным решением проблемы может стать переоборудование ходового мостика и других надстроек. «Queen Mary2 » является ярким тому примером. У него толстый корпус, усиленный обвес ходового мостика и нос с резким развалом бортов, который обеспечивает защиту от больших волн . Однако и эти технические новинки не помогут, если не выдержат водонепроницаемые люки судна.
Океан таит в себе необычайную силу, которая приходит ниоткуда и способная уничтожить 300-метровое судно в течение нескольких секунд. Трагедии заставили научные сообщества активизировать свои усилия. Изучение обломков принесло тревожные данные, судостроители изучавшие морские катастрофы, произошедшие в период с 1969 по 1994 годы обнаружили, что за эти 25 лет 60 затонули в результате внезапного затопления. Анализы показали, что треть их могла произойти в результате воздействий волн-убийц . Чтобы избежать новых катастроф ученым необходимо выяснить частоту и концентрацию могучих волн . Мониторинг мирового океана оказался немыслимым, но в начале 90-х годов европейское космическое агентство запустило в космос два искусственных спутника Земли. Теперь с их помощью можно наблюдать за определенным районом океана и наносить на карту волновые колебания в любых условиях. Использовать данных со спутника для определения колебаний поверхности, анализа длины волн, длины их гребня, крутизны волны и максимальной высоты. Данные спутника опровергали теорию о том, что 30-метровые волны-убийцы образуются один раз в 10000 лет. Высокие волны явление гораздо частое, чем предполагали ученые.
Австралийский фотограф Мэтт Берджесс (Matt Burgess) на протяжении шести лет снимает океан. Он делает снимки с необычных ракурсов и даже заглядывает «под волну» - большинство людей не видели океан с этой стороны.
1. Воды Мирового океана постоянно двигаются. На берег то набегают, то откатываются волны. И вода в волнах не перемещается только в горизонтальном направлении - в этом можно легко убедиться, наблюдая за поплавком на воде.
2. У пологого берега волна «чувствует» дно. От трения нижняя часть слоя жидкости тормозится, а гребень волны продолжает движение, наклоняется вперед и опрокидывается. Так возникает прибой. На берег набегает пенистый водяной вал, а навстречу ему, с берега стекает вода предыдущей волны.
3. Главной причиной возникновения волн является ветер. Он словно вдавливает водную поверхность и выводит её из состояния равновесия.
4. Даже слабый ветер может создает волны. Обычно высота волн не превышает 4 метров. Большие волны (более 20 метров) порождаются штормовыми ветрами. Крупнейшая из ветровых волн высотой 34 метра (это высота 10-этажного дома) была зафиксирована в центральной части Тихого океана в 1933 году.
5. Когда ветер слабеет, высокие волны океана меняются рябью - низким волнением. Чем сильнее, длительный ветер и больший водное пространство, тем выше волны. С глубиной воды волнение уменьшается и становится незаметным.
6. Волны выполняют разрушительную и созидательную работу. В одних местах они с такой силой бьют о берег, что разрушают горные породы
Чем обусловлено появление большинства волн в океанах и морях, о разрушительной энергии волн и о самых гигантских волнах, и больших цунами которые когда-либо видел человек.
Самая высокая волна
Чаще всего волны порождаются ветром: воздух перемещает поверхностные слои водной толщи с определенной скоростью. Некоторые волны могут разгоняться до 95 км/час, при этом волна может быть длиной до 300 метров, такие волны проходят огромные расстояния по океану, но чаще всего их кинетическая энергия гасится, расходуется еще до того, как они достигают суши. Если же ветер стихает, то и волны становятся мельче, глаже.Образование волн в океане подчиняется определенным закономерностям.
Высота и длина волны зависит от скорости ветра, от продолжительности его воздействия, от площади охваченной ветром территории. Существует соответствие: наибольшая высота волны составляет одну седьмую часть от ее длины. Например, сильный бриз порождает волны высотой до 3 метров, обширный ураган - в среднем до 20 метров. И это уже по-настоящему чудовищные волны, с ревущими пенными шапками и прочими спецэффектами.
Самая высокая обычная волна в 34 метра была отмечена на территории течения Агульяс (Южная Африка) в 1933 году моряками с борта американского судна «Рамапо». Волны такой высоты называют «волнами-убийцами»: в провалах между ними может легко затеряться и погибнуть даже большой корабль.
В теории высота нормальных волн может достигать и 60 метров, но таковые пока не были зафиксированы на практике.
Помимо обычного ветрового происхождения, существуют и другие механизмы волнообразования. Причиной и эпицентром рождения волны может быть землетрясение, извержение вулкана, резкое изменение береговой линии (оползни), деятельность человека (например, испытание ядерного оружия) и даже падение в океан крупных небесных тел - метеоритов.
Самая большая волна
Это цунами – серийная волна, которая вызвана каким-либо мощным импульсом. Особенность волн цунами состоит в том, что они довольно длинные, расстояние между гребнями может достигать десятки километров. Поэтому в открытом океане цунами не представляет особой опасности, так как высота волн получается в среднем не более нескольких сантиметров, в рекордных случаях – метра полтора, зато скорость их распространения просто немыслимая, до 800 км / час. С корабля в открытом море они вообще не заметны. Разрушительную силу цунами приобретает, приближаясь к побережью: отражение от берега ведет к сжатию длины волны, а энергия-то никуда не девается. Соответственно, увеличивается ее (волны) амплитуда, то есть, высота. Несложно сделать вывод, что такие волны могут достигать намного большей высоты, чем ветровые волны. 
Самые страшные цунами возникают из-за значительных нарушений рельефа морского дна, например, тектонических разломов или сдвигов, из-за которых миллиарды тонн воды начинают резко перемещаться на десятки тысяч километров со скоростью реактивного самолета. Катастрофы происходят, когда вся эта масса замедляется об берег, и ее колоссальная энергия сначала идет на наращивание высоты, а в итоге обрушивается на сушу всей своей мощью, водяной стеной.
Самые «цунамоопасные» места – заливы с высокими берегами. Это настоящие ловушки для цунами. И самое страшное, что цунами почти всегда приходит внезапно: с виду ситуация на море может быть неотличима от отлива или прилива, обычного шторма, люди не успевают или даже не мыслят эвакуироваться, и вдруг их настигает гигантская волна. Система оповещения мало где разработана.
Территории с повышенной сейсмической активностью – зоны особого риска и в наше время. Недаром название этого природного явления имеет японское происхождение.
Самое страшное цунами в Японии
Острова регулярно атакуются волнами разного калибра, и среди них встречаются поистине гигантские, влекущие за собой человеческие жертвы. Землетрясение у восточного побережья острова Хонсю в 2011 году вызвало цунами с высотой волны до 40 метров. Землетрясение оценивается как сильнейшее в описанной истории Японии. Волны нанесли удары по всему побережью, вместе с землетрясением они унесли жизни более 15 тысяч человек, многие тысячи пропали без вести. 
Другая высочайшая волна в истории Японии обрушилась в 1741 году на запад острова Хоккайдо в результате извержения вулкана, ее высоту приблизительно оценивают в 90 метров.
Самое большое цунами в мире
В 2004 году на островах Суматра и Ява цунами, вызванное сильным землетрясением в Индийском океане, обернулось масштабнейшей катастрофой. Погибли, по разным данным, от 200 до 300 тысяч человек – треть миллиона жертв! К настоящему моменту именно это цунами считается самым разрушительным в истории. 
А рекордсмен по высоте волны носит имя «Литуя». Это цунами, прокатившееся в 1958 году по заливу Литуя на Аляске со скоростью 160 км/час, было спровоцировано гигантским оползнем. Высота волны оценивалась в 524 метра.
Между тем, море далеко не всегда бывает опасным. Есть «дружелюбные» моря. Например, в Красное море не впадает ни одна река, но оно является самым чистым в мире. .
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Вспоминаем: Почему на море бывают волны? Что вы читали о действии волн на морские берега?
Ключевые слова: морские волны, цунами.
1. Морские волны. Воды Мирового океана находятся в непрерывном движении и перемешивании.
* Движение вод Мирового океана может быть колебательным (волны) и поступательным (течения). Даже слабый ветер вызывает на поверхности воды волны. При колебательных движениях частицы воды в горизонтальном направлении не передвигаются. В этом легко убедиться, если понаблюдать за поплавком на волнах. Поплавок лишь поднимается и опускается, но не перемещается в горизонтальном направлении.
Одна из главных причин движения воды - ветер. Стоит подняться ветру, даже слабому, и побежали по морю волны. Усилится ветер, и сразу на волнах появляются белые пенистые гребешки. Их называют «барашками». Значит, волны уже более 3 баллов. Катятся волны, и кажется, что морская вода движется к берегу. Нет, вода не движется, это лишь волны бегут по поверхности моря. Вода в волнах опускается и поднимается, не перемешиваясь в горизонтальном направлении (рис. 96).
Рис. 96. Волны и их элементы.
* Ветер воздействует на поверхность воды и выводит ее частицы из состояния равновесия. Волнение устанавливается при скорости ветра более 1 м/с и охватывает только верхнюю толщу воды.
Морское волнение оценивается по 9-балльной шкале. Баллы определяются на глаз, по состоянию водной поверхности. Волнение от 1 балла до 3 - слабое, от 4 до 5 - умеренное, от 6 до 7 - сильное, от 8 до 9 - исключительное (см. табл. 3 в Приложении 1).
Волны активно разрушают береговую сушу, обкатывают и стирают обломочный материал, распределяют его по подводному склону. При приближении к берегу скорость нижней части волны уменьшается, высота и крутизна волн возрастают, их гребни опрокидываются. Возникает прибой у берега и бурун на отмелях, подводных и надводных поднятиях (рис. 97).
Рис. 97. Прибой.
Волны бывают высотой до 20 м и более. Это сравнимо с высотой пятиэтажного дома. Они обладают огромной разрушительной силой. Встречаются обломки скал массой до 15т, выброшенные на берег. Известны случаи опрокидывания каменных глыб весом 250 т. Чтобы защитить суда, стоящие в морских портах, от разрушительной силы волн, порты ограждают волнорезами, сделанными из особо прочных железобетонных плит.
* Наибольшей высоты волны достигают в умеренных широтах, особенно в Южном полушарии, где океан занимает наибольшее пространство, ветры сильные и постоянные. Здесь наблюдаются волны высотой до 20 - 30 м. Средние же высоты волн при умеренных ветрах 1 - 3, при значительных - 6 - 10 м. Самое малое волнение отмечается в экваториальных широтах, в полосе безветрия и слабых ветров. В тропических широтах господствуют постоянные ветры, поэтому водная поверхность почти всегда находится в неспокойном состоянии, но преобладает умеренное волнение. В морях волны меньше, чем в открытом океане, их высота не более 3 м.
2. Цунами. Причиной возникновения волн в океане, кроме ветра, бывают движения земной коры. Волны, вызываемые сильными подводными землетрясениями, реже извержениями подводных вулканов называются ц у н а м и (рис. 98). Они распространяются с большой скоростью (400 - 800 км/ч). Это скорость реактивного самолета.
Цунами - слово японское ("цу" - бухта, "нами" – волна). Следовательно, цунами – волна, заливающая бухту. Такое название эти волны получили потому, что в открытом океане высота их незначительная (2 - 5 м), там они мало заметны и не опасны. У берегов же высота волн сильно возрастает (до 15 и даже 40 м). Обрушиваясь на берег, волны разрушают постройки, разбивают суда, а отступая, уносят в океан все, что встречают на своем пути. Теперь во всех опасных районах действует специальная служба, которая быстро оповещает население о грозящей опасности.
1. Под воздействием каких сил возникают морские волны? 2. Что является причиной возникновения цунами? 3. Какое воздействие цунами оказывают на побережье?
Загрузка...
