Вятърни вълни: концепция, структура и характеристики. Как се образува вятърна вълна?

Вълната е природно явление, което до голяма степен определя комфорта на пребиваване на в открито море. Малки, които може дори да не забележите. Но големите могат да причинят значителни щети на кораба и да навредят на пътниците. Тази статия се фокусира върху вятърните вълни. Какво представляват, как се образуват и какви са техните характеристики? Нека заедно да отговорим на всички тези въпроси!

Вятърни вълни - какво представляват те?

Никой воден басейн не може да остане спокоен и неподвижен. Защото дори лекият бриз оказва влияние върху повърхността му. Вятърната вълна се причинява от прякото въздействие на вятъра върху водната повърхност на море или езеро. За да се разбере по-добре механизмът на образуване, може да се наблюдава пшенично поле във ветровит ден.

И така, как се образуват ветровите вълни?? Когато вятърът е тих, по повърхността на водата се появяват вълнички. Когато скоростта му се увеличи, се появяват малки, ритмични вълни. Постепенно дължината и височината им се увеличават. При по-нататъшно усилване на вятъра те започват да образуват "бели гущери от пяна" по гребените си. Скоростта на вятърните вълни може да варира в широки граници (от 10 до 90 км/ч). Когато вятърът спре, се образуват дълги, ниски и нежни вълни, наречени пулсации.

Важно е да се отбележи, че водата е много по-плътна от въздуха. Поради тази причина повърхността на водоема се забавя малко след въздействието на вятъра и вълните се превръщат във вълни едва след известно време.

Ветровите вълни трябва да се разграничават от цунамитата и приливите и отливите. Първите са причинени от повишена сеизмична активност в земната кора, а вторите - от Луната, нашия спътник.

Структура на морска вълна

Вятърната вълна се състои от няколко елемента (вж. фигури 1 и 2). схема по-долу):

• Гребенът е най-високата точка на вълната.
• Дъното е най-ниската точка на вълната.
• Наклон - подветрен и наветрен.

Подветреният (преден) наклон на вълната винаги е по-стръмен от наклонът на наветрената страна. Между другото, тук има пряка аналогия с пясъчните дюни, които също се образуват от вятъра. При приближаването им към брега основата на вълната се удря в дъното на водния басейн, а гребенът на вълната се преобръща и се разпръсква в множество. Този процес е съпроводен с активно разрушаване на скалите. Ако вълната се сблъска с крайбрежна скала, водата се изхвърля нагоре под формата на мощна пенеща се колона, която може да достигне височина до няколко десетки метра.

Характеристики на вятърна вълна

Океанографията разграничава четири основни характеристики на морската вълна. Това:

• Височината е вертикалното разстояние между стъпалото и гребена.
• Дължина - разстоянието между два гребена на съседни вълни.
• Скорост - разстоянието, което гребенът на вълната изминава за единица време (обикновено се измерва в метри за секунда).
• Стръмност - отношение на височината на вълната към половината от дължината на вълната.

Дължината на ветровите вълни варира в широки граници - от 0,5 до 250 метра, а височината им може да достигне 20-25 метра. Най-силните вълни са в Южното полукълбо, в открития океан. Тук скоростта им често достига 15-20 m/s. Най-малките вълни са характерни за вътрешните морета, вкопани дълбоко в континента (например Черно море или Азовско море).

Морски вълни: мащаб

Състояние на морето е термин, използван в океанографската наука за определяне на състоянието на откритата повърхност на големи водни басейни (езера, морета, океани). Тя се характеризира главно с височината на вълните и тяхната сила. За оценка на степента на морското вълнение се използва 9-степенна скала, разработена от Световната метеорологична организация.

Морските вълни като източник на енергия

Използването на естествената енергия на океанските вълни е една от обещаващите области на алтернативната електрическа енергия. Учените са изчислили, че общата мощност на всички вятърни вълни на планетата е 10²⁰ J/h. Това е колосална цифра, но проблемът е, че Генериране и използване на тази енергия е силно затруднено.

Днес страни като Обединеното кралство, Ирландия, Норвегия и Индия се занимават сериозно с енергията на вълните. Работата на вълновата електроцентрала се основава на преобразуването на механичната енергия на морската вълна в електрическа чрез работни механизми, състоящи се от специални поплавъци, лопатки и махала.

Първата такава електроцентрала е пусната в експлоатация в Норвегия през 1985 г. Мощността му е 850 kW. Днес някои страни използват енергията на вълните за захранване на автономни буйове, фарове, ферми за морски култури и дори малки сондажни платформи.