Хвилювання в океанах і морях. Види хвилювань

Хвилювання в Світовому океані – одне з природних явищ, здавна відомих людині. Багато стародавні держави виникали на прибережних територіях (Єгипет, Греція, Рим, Індія). Вже тоді люди не тільки милувалися, боялись, але цікавилися регулярно виникають на морській поверхні хвильовими рухами. Згодом було встановлено, що в результаті впливу на води океанів і морів різних сил виникають коливальні і поступальні рухи частинок води.

Поширення коливань у морській воді називають хвильовими рухами або хвилями.

Основними причинами виникнення хвиль в морях і океанах є:

а) вітри, що викликають короткі вітрові хвилі;

б) припливи, що викликають довгі приливні хвилі;

в) зміни атмосферного тиску, що викликають утворення стоячих хвиль – Сейш і солитонов;

г) землетрусу, що викликають особливо довгі хвилі цунамі;

д) руху кораблів, що викликають корабельні хвилі і т. д.

Якщо хвилі утворюються на поверхні або в приповерхневому шарі моря, їх називають поверхневими хвилями, якщо ж вони виникають на деякій глибині – їх називають внутрішніми хвилями. Розрізняють поступальні і стоячі, а також довгі і короткі хвилі. У коротких хвиль довжина менше глибини моря, у довгих хвиль, навпаки, довжина більше глибини моря. До числа довгих хвиль відносяться приливні хвилі і хвилі цунамі. Розглянемо хвилі цунамі і сейши.

Цунамі. Довгі морські хвилі, що утворюються в океанах і морях в результаті землетрусів і вулканічних вивержень, що виникають на морському дні або поблизу берега, називають японським словом “цунамі”. Термін “цунамі” дослівного перекладу не має. Смислове значення терміна – “гігантська хвиля в затоці” (рис. 12). Ці хвилі часто несуть з собою колосальну енергію і, обрушившись на береги, викликають катастрофічні руйнування.

В історичних хроніках збереглися відомості про найстрашніших цунамі. Приблизно в XV столітті до н. е. стався найсильніший землетрус в результаті вибуху вулкана на острові Крит в Середземному морі. Припускають, що разом з вулканом перестала існувати під величезними хвилями древня крітська культура. До нас дійшли письмові свідчення про десяток цунамі, що спостерігалися протягом першого тисячоліття до нашої ери. Відомі руйнівні цунамі 1821 р на острові Сулавесі, в 1960 р – цунамі на узбережжі Чилі. Хвилі були настільки величезної сили, що їх відчували на собі жителі всього узбережжя Тихого океану. Хвилі цього цунамі дійшли до берегів Нової Зеландії, Австралії, Філіппін. Але самої страшної руйнівної сили цунамі за останні сто років відбулося 26 грудня 2004 з епіцентром на о. Суматра, який забрав життя близько 300 тис. Чоловік.

Цунамі – це надзвичайно довгі і високі хвилі, раптово з’являються на узбережжі і в гаванях океанів. Як правило, вони виникають в океанах, де проходять активні сейсмічні зони. Цунамі утворюються в результаті підводних землетрусів з силою більше 6,5 бала, з епіцентром на глибині 50 км, а також при виверженні підводних, а іноді і прибережних вулканів.

Розриви в земній корі, що супроводжують такі землетруси, можуть піднімати або опускати великі ділянки дна (рис. 13). Це, у свою чергу, викликає велике зміна обсягу водного басейну. Вода, як ми знаємо, не стискується і не розтягується, тому в ній швидко формуються поздовжнє хвилі, які зі швидкістю 1500 м / с досягають поверхні океану і утворюють нові поверхневі хвилі, що поширюються концентричними колами на всі боки (рис. 14). Це і є цунамі. Виникають цунамі однаково, а поширюються по-різному. Багато що залежить від рельєфу дна, обрисів узбережжя і т. Д. Довжина хвиль цунамі на поверхні океану досягає 100-300 км, а висота її у відкритому океані 2-3 м. Висота хвиль зростає при виході на мілководді, а самої великої висоти вони досягають біля берега (20-30 м). У Тихому океані швидкість цунамі 650-800 км / ч. Йдуть вони серією (цугом) в 3-9 хвиль підряд. У відкритому океані хвилі цунамі непомітні. Але підійшовши близько до берега, затормажівая на нерівностях дна, цунамі приймають різко асиметричну форму, перекидають свій гребінь вперед і тараном обрушуються на берег. Тому руйнівна сила цунамі величезна.

1. Люто спрямовуються цунамі у вузькі клиноподібні бухти. Вони величезними валами вкочується по долинах річок вглиб материка (мал. 15).

2. Якщо цунамі підходять до низини пологому березі, їх ударна сила зменшується, але збільшується зона затоплення. Наприклад, невисока узбережжі Бангладеш затоплюється хвилею цунамі на 50 км вглиб країни. Як правило, цунамі в Бангладеш викликані не землетрусами, а тайфунами (рис. 16).

3. У вузьких скелястих берегах (воротах великих замкнутих бухт Авачинская на Камчатці і Владивостокська) цунамі розбиваються об скелясті береги, втрачаючи при цьому свою енергію. Усередині таких бухт відбувається незначний підйом води, не представляє серйозної небезпеки (рис. 17).

Тому при оповіщенні про наближення цунамі багато морські судна знаходять притулок в Авачинської або Владивостоцької бухтах. Є такі бухти і біля берегів США та Канади.

Передбачення і оповіщення цунамі. Протягом багатьох століть жителями прибережних держав накопичений досвід відомостей про наближення цунамі.

1. За 10-40 хв до появи цієї страшної хвилі відбувається відступ (втягнення) води, т. Е. Оголення на кілька десятків, а іноді й сотень метрів океанічної прибережної зони дна.

2. Незадовго до відступу морської води, над океаном запановує гнітюча тиша, сменяющая шум або стогін прибою.

3. На наближення цунамі дуже активно реагують домашні тварини – кішки, собаки, коні та ін., А з диких – ласки, щури, миші, ховрахи, змії. Можна спостерігати і за несподіваним поведінкою птахів (крики фазанів, багато птахи відлітають подалі від берега).

4. За наближенням цунамі стежать прилади (мореографи).

В останні десятиліття встановлений постійний обмін інформацією щодо попередження цунамі між вченими США, Росії, Японії. Міжнародний центр інформації про виникнення і поширення цунамі розташований у м Гонолулу (Гавайські острови). З 1975 р міжнародний зв’язок оповіщення налагоджена по лінії Гонолулу – Токіо – Хабаровськ.

Хвилі цунамі можуть викликатися не тільки землетрусами і вулканічними виверженнями, а й тайфунами, циклонами, ураганами. Правда, в цих випадках їх називають не словом “цунамі”, а “баричними хвилями”, т. Е. Хвилями, викликаними глибокими і раптовими змінами атмосферного тиску. Від таких хвиль особливо страждають узбережжя Атлантичного океану – Брістольський затоку в Північному морі, гирло річки Темзи; в межах Балтійського моря – Фінську затоку. Такі цунамі тут отримали назву солітони. Вони поширюються не у вигляді серії хвиль, а у вигляді однієї-єдиної (солюючої), т. Е. Солі-тони. У більшій частині вони викликаються циклонами. Якщо циклон надовго встановлюється на значній ділянці морської поверхні і супроводжується випаданням рясних опадів, тоді він встигає викликати помітне підняття (спучування) поверхні моря. Цьому сприяють і вітри, зганяли воду до центру циклону. Солітони часто застоюються в Північному і Балтійському морях, в результаті чого тут на довгий час встановлюється низький тиск, а постійні дощі викликають спучування, підняття (на 80 см) поверхні моря навколо циклонального центру. В результаті раптової зміни атмосферного тиску, що супроводжується сильними рвучкими вітрами західного напрямку, солітон спрямовується на схід. Хвилі “солітони” несуть відповідальність за відомі повені в Брістольському затоці в Лондоні (Великобританія), в Санкт-Петербурзі (Росія).

Солітони – це поодинокі хвилі, що утворюються над морською поверхнею, де на тривалий час встановлюється циклональная погода з постійними дощами.

Сейши. Нерідко в морях спостерігаються коливання рівня поверхні, що охоплюють усі море в цілому. Ці коливання нагадують стоячі хвилі величезної довжини, з характерними для них “вузлами”. Амплітуда таких стоячих хвиль може досягати декількох метрів. Подібні хвилі отримали назву сейши (фр. Seiche, що означає вільні коливання, або від лат. Siccus – сухий). Утворюються сейши в замкнутих водоймах (морях, бухтах, затоках, озерах). Являють собою коливальні рухи всієї маси води без поширення профілю хвиль по поверхні, в результаті чого біля берегів спостерігаються особливі періодичні коливання рівня, непомітні на око. Термін “сейши” вживається вже протягом двох століть для опису підйомів і спадів води, які відбуваються періодично у вузькій частині Женевського озера, де генезис цього явища вивчав ще наприкінці XIX століття швейцарський вчений Форель. Він встановив, що сейши у своєму елементарному вигляді зобов’язані двом довгим хвилям, що поширюються одночасно в протилежних напрямках. У результаті замість двох хвиль з’являється “стояча хвиля”, яка виглядає таким чином: якщо на одному кінці озера (затоки) – відлив, то на іншому – приплив.

Між цими крайніми положеннями рівень озера не змінюється протягом усього циклу коливань. Лінія (вертикальний розріз) по всій ширині озера, на якому немає ніяких вертикальних переміщень поверхні, називається вузловою лінією, а сейшени називається одновузлового, якщо спостерігається один вузол по всій довжині озера; якщо ж є два вузла – двовузлового, якщо три вузла – трехузловая і т. д. Зазвичай сейши через значних розмірів водойм мають досить великі періоди коливань, але іноді цей період становить всього кілька хвилин, тоді сейши починають створювати певні проблеми в морських портах . Наприклад, в бухті Лос-Анджелеса (США) виникають хвильові коливання з періодами від 12 до 2-3 хв. Настільки високочастотні коливання вже не є сейшамі, а отримали назву Тягун. Горизонтальні переміщення часток води при Тягун можуть досягати декількох метрів і виникаючі при цьому хвилювання настільки сильні, що невидимі підводні хвилі рвуть сталеві троси, зривають кораблі з міцних якірних ланцюгів, б’ють корабель об причал. А бувають випадки, коли кораблі, при здавалося б спокійному морі та ясній погоді, гинуть в порту. Володіючи малими вертикальними зміщеннями води, тягун практично не бачимо. Врятуватися від нього можна тільки у відкритому морі. Незважаючи на тривалі дослідження, причина освіти Тягун досі не з’ясована.

Основними причинами, що викликають утворення сейшени, є: різка зміна атмосферного тиску; раптовий сильно дме вітер; випадання сильного дощу, снігу або граду над поверхнею водного басейну; швидка зміна атмосферного тиску в результаті припинення шквалу; паводкові стоки річок; корінні порушення морського ложа під час сильних землетрусів і т. д.

У межах великих водних просторів (морів, бухт) на освіту Сейш впливає обертальний рух Землі і сили Коріоліса. Але цей фактор не має істотного значення на освіту сейшени в невеликих водних басейнах.

У нашому навчальному посібнику є необхідність зупинитися на характеристиці особливих хвиль.

Бор (анг. Bore) – деформована приливна хвиля, що спостерігається в умовах деяких річок і естуарієв. Проявляється у формі одиночній довгої хвилі з перекидним гребенем і високою швидкістю поширення (10 м / с). Висота цієї хвилі не менше 2-6 м і представляє високий водяний вал, передня сторона якого нагадує рухому водну стіну. Як правило, фронтальна атака хвилі йде по всьому периметру річки до самого дна. У різних районах світу ці хвилі носять різні назви. На Атлантичному узбережжі Франції (гирло річки Сени) – це явище називають “маскаре” – висота 1,5 м. У гирлі Конго (Африка) цю хвилю називають “Калема” – висота 1,5-2 м. Вона приурочена до періоду випадання зенітальних дощів. Найсильніша бор спостерігається на річці Фучуньцзян в Китаї, висота хвилі до 6-7 м. На річці Ганг це явище називають барі – висота до 2 м. У класичній формі деформована приливна хвиля бор представлена ??в гирлі річки Амазонки. На мові народу тупи цю хвилю називають поророка, що означає “гримляча вода”. Багато жителів називають її амазупу, що означає “крушітель човнів”, можливо, звідси походить назва самої річки. Поророка приходить з Атлантичного океану, починається на мілководді і мчить з величезною силою і швидкістю по всій ширині річки проти її течії, утворюючи хвилю заввишки в 4-6 м, несучи прісну воду і не змішуючись з солоними водами океану. Поророка заходить на тисячу кілометрів углиб материка, затоплює низькі береги, трощачи і руйнуючи десятки метрів берегового грунту і вириваючи з корінням тисячі вікових дерев амазонского лісу. Це явище супроводжується гучним гуркотом, який чути на десятки кілометрів навколо. Швидкість руху хвильового вала досягає 10 м / с. Амазупу (поророка) поширюється по всій ширині річки (10-30 км), досягаючи дна (70 м). На своєму шляху хвиля переносить мільярди тонн ґрунту, руйнуючи все, і являє страшне видовище. Поророка (амазуну) активна в лютому-березні-квітні і зазвичай приурочена до повні, але триває не більше 30 хв і мчить далі проти течії Амазонки.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Людина і атмосфера