Что такое ветровая волна кратко

Обновлено: 04.07.2024

Волнение сопровождается перемещением водных масс. Движение частиц воды при волнении происходит по незамкнутым орбитам и представляет собой сложный для теоретического описания случайный неупорядоченный процесс, зависящий от многих факторов.

Основные элементы морских ветровых волн следующие: высота h - расстояние по вертикали от впадины волны до гребня; длина X - горизонтальное расстояние между двумя последовательно расположенными гребнями или впадинами; период Т, - интервал времени между прохождением вершин двух последовательно идущих волн через фиксированную вертикаль.

Высота морских ветровых волн уменьшается по мере движения от поверхности к дну моря. Согласно классической тро- хоидальной теории волн их высота уменьшается с глубиной по экспоненциальному закону

где z - глубина от поверхности моря; hz и h - высота волн на глубине z и на поверхности моря соответственно.

В действительности затухание волн с глубиной происходит несколько быстрее, чем это следует из классической теории волн. Результаты натурных исследований [5] показывают, что уменьшение высоты поверхностных волн с глубиной для аква-

торий, глубина которых в 2 раза и более превосходит длину волны, правильнее оценивать по выражению

Однако для инженерных расчетов такие уточнения не существенны. На указанных акваториях приближенно рассчитать высоту волны hz на глубине z можно, исходя из несложного правила: если глубина увеличивается в арифметической прогрессии, то высота волн уменьшается в геометрической прогрессии (табл. 3.1).

Ветровые волны подразделяют на вынужденные, возникающие и находящиеся под воздействием ветрового давления, и свободные, имеющие место после прекращения ветра или вышедшие за зону его действия. Свободные волны иначе называют волнами зыби. Результаты многочисленных наблюдений за волнением в натурных условиях показывают, что для глубоководных акваторий, где дно не влияет на форму и размеры ветровых волн, можно считать, что X « 20h для ветровых волн и X « 30h для волн зыби (табл. 3.2). Встречающиеся на пути волн преграды подвергаются гидродинамическим нагрузкам. Согласно современным представлениям гидродинамики основными компонентами общей силы давления волн на любую цилиндрическую преграду являются сила лобового сопротивления, инерционная сила и сила удара воды о преграду.

Сила лобового сопротивления пропорциональна квадрату линейной скорости орбитального движения. Ее максимальное значение достигается при прохождении у моноопоры вершины гребня волны. Сила лобового сопротивления обусловлена тем, что на поверхности преграды при обтекании ее вязкой жидкостью возникает, а при определенных условиях периодически отрывается, пограничный слой вихревой структуры. Энергия,


Волна – это природное явление, во многом определяющее комфортность нахождения в открытом море. Маленькие волны можно даже не заметить. Но вот большие способны нанести существенный ущерб морскому судну и навредить его пассажирам. В этой статье речь пойдет о ветровых волнах. Что они собой представляют, как образуются, и какими характеристиками обладают? Давайте ответим на все эти вопросы вместе!

Ветровые волны – что это такое?

Ни один водоем не может оставаться спокойным и неподвижным. Ведь даже незначительный по силе ветер непременно отразится на его поверхности. Ветровая волна образуется в результате прямого воздействия ветра на водную гладь моря или озера. Чтобы лучше понять механизм ее образования, можно понаблюдать за пшеничным полем в ветреную погоду.

характеристики ветровых волн

Ветровые волны стоит отличать от цунами и приливов. Первые возникают вследствие повышенной сейсмической активности земной коры, а вторые – в результате воздействия спутника нашей планеты – Луны.

Структура морской волны

Ветровая волна состоит из нескольких элементов (см. схему ниже):

  • Гребень – наивысшая точка волны.
  • Подошва – самая низкая точка волны.
  • Склоны – подветренный и наветренный.

ветровая волна схема

Подветренный (передний) склон волны всегда более крутой, чем наветренный. Здесь, кстати, прослеживается прямая аналогия с песчаными дюнами, которые также формируются под воздействием ветра. Приближаясь к берегу, подошва волны тормозится о дно водоема, а ее гребень опрокидывается, разбиваясь на множество брызг. Этот процесс сопровождается активным разрушением горных пород. Если же волна натыкается на прибрежную скалу, то вода скидывается вверх в виде мощного пенистого столба, высота которого может достигать нескольких десятков метров.

длина ветровых волн

Характеристики ветровых волн

В океанографии выделяется четыре основные характеристики морской волны. Это:

  • Высота – расстояние между подошвой и гребнем по вертикали.
  • Длина – расстояние между двумя гребнями соседних волн.
  • Скорость – расстояние, которое гребень волны проходит за единицу времени (как правило, исчисляется в метрах за секунду).
  • Крутизна – отношение высоты волны к половине ее длины.

Длина ветровых волн колеблется в широких пределах от 0,5 до 250 метров, высота может достигать 20-25 метров. Самые мощные волны наблюдаются в Южном полушарии, в открытом океане. Здесь скорость их движения нередко достигает 15-20 м/с. Наименьшие волны характерны для внутренних морей, глубоко вдающихся в континент (например, для Черного или Азовского морей).

Волнение моря: шкала

Состояние моря – термин, используемый в океанографической науке для определения состояния открытой поверхности крупных водоемов (озер, морей, океанов). Оно характеризуется, прежде всего, высотой волн и их силой. Для оценки степени волнения моря используется 9-балльная шкала, разработанная Всемирной метеорологической организацией.

ВЕТРОВЫ́Е ВО́ЛНЫ, вол­ны на по­верх­ности мо­ря (озёр, рек и т. п.), воз­ни­каю­щие под дей­ст­ви­ем вет­ра. Су­ще­ст­во­ва­ние та­ких волн свя­за­но с на­ли­чи­ем гра­ни­цы раз­де­ла во­да – воз­дух и воз­вра­щаю­щих сил – тя­же­сти и по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния. Раз­ли­ча­ют соб­ст­вен­но В. в. и вол­ны зы­би , раз­ви­ваю­щие­ся в от­сут­ст­вие вет­ра из на­чаль­но­го вол­нения (штор­ма и т. п.). Под дей­ст­ви­ем вет­ра пер­во­на­чаль­но ко­рот­кие и сла­бые В. в. (с дли­на­ми в неск. сан­ти­мет­ров и ам­пли­ту­да­ми в до­ли мил­ли­мет­ров) мо­гут раз­ви­вать­ся до штор­мо­вых волн (с дли­на­ми до нескольких со­тен мет­ров и ам­пли­ту­да­ми до 20 м и бо­лее). Ха­рак­те­ри­сти­ки В. в. из­ме­ря­ют­ся с по­мо­щью вол­но­ме­ров разл. ти­пов, а так­же ви­зу­аль­но с ис­поль­зо­ва­ни­ем шка­лы балль­но­сти вет­ро­во­го вол­не­ния (см. Бо­фор­та шка­ла ). Осо­бое зна­че­ние при­об­ре­та­ют аэ­ро­кос­мич. и на­зем­ные дис­тан­ци­он­ные ме­то­ды из­ме­ре­ний В. в., по­зво­ляю­щие опе­ра­тив­но по­лу­чать дан­ные о вет­ро­вом вол­не­нии на боль­ших ак­ва­то­ри­ях.


Файл: Wedge Video D Ramey Logan.ogv

"> Воспроизвести медиа

В динамика жидкостей, ветровые волны, или же ветровые волны, вода поверхностные волны что происходит на свободная поверхность из водоемы. Они являются результатом ветер обдувание области (или получения) жидкой поверхности. Волны в океанах могут преодолевать тысячи миль, прежде чем достичь суши. Ветровые волны на Земле имеют размер от небольших рябь, для волн высотой более 100 футов (30 м), ограниченных скоростью ветра, продолжительностью, площадью воздействия и глубиной воды. [1]

Система ветровых волн, создаваемая непосредственно местными водами и подвергаясь их воздействию, называется ветровым морем (или ветровыми волнами). Ветровые волны после создания будут двигаться по маршруту большого круга - слегка изгибаясь влево в южном полушарии и немного вправо в северном полушарии. После выхода из зоны выхода ветровые волны называются набухает и может путешествовать за тысячи миль. Примечательным примером этого являются волны, генерируемые к югу от Тасмании во время сильных ветров, которые дойдут до южной Калифорнии, создав желательные условия для серфинга. В более общем смысле, зыбь состоит из генерируемых ветром волн, на которые местный ветер в то время не оказывает значительного влияния. Они были созданы где-то еще или некоторое время назад. [2] Ветровые волны в океане называются поверхностными волнами океана.

Ветровые волны имеют определенное количество случайность: последующие волны различаются по высоте, продолжительности и форме с ограниченной предсказуемостью. Их можно охарактеризовать как случайный процесс, в сочетании с физикой, управляющей их возникновением, ростом, распространением и распадом, а также управляющими взаимозависимостью между величинами потока, такими как: Поверхность воды движения, скорости потока и вода давление. Ключ статистика ветровых волн (как морей, так и волн) в развивающихся состояния моря можно предсказать с помощью модели ветровых волн.

Хотя волны обычно рассматриваются в водных морях Земли, углеводородные моря Титан также могут быть ветровые волны. [3] [4]

Содержание

Формирование




Фазы поверхностной волны океана: 1. Волновой гребень, когда водные массы поверхностного слоя движутся горизонтально в том же направлении, что и распространяющийся фронт волны. 2. Падающая волна. 3. Желоб, в котором водные массы поверхностного слоя движутся горизонтально в направлении, противоположном направлению фронта волны. 4. Восходящая волна.


Подавляющее большинство крупных бурунов, которые можно увидеть на пляже, - это результат далеких ветров. На формирование структур течения в ветровом волнении влияют пять факторов: [5]

    или сила относительно скорости волны - ветер должен двигаться быстрее гребня волны для передачи энергии
  1. Непрерывное расстояние открытой воды, над которым дует ветер без значительного изменения направления (называемое принести)
  2. Ширина области, на которую действует выборка (под прямым углом к ​​расстоянию)
  3. Продолжительность ветра - время, в течение которого ветер дует над водой.
  4. Глубина воды

Все эти факторы работают вместе, чтобы определить размер водных волн и структуру потока внутри них.

Основные параметры, связанные с волнами:

    (расстояние по вертикали от желоба до гребень) (расстояние от гребня до гребня в направлении распространения) (временной интервал между прибытием последовательных гребней в стационарную точку) направление

Волновое образование на изначально плоской водной поверхности ветром начинается случайным распределением нормального давления турбулентного ветрового потока над водой. Это колебание давления вызывает нормальные и касательные напряжения в поверхностных водах, которые создают волны. Предполагается, что: [7]

  1. Изначально вода находится в состоянии покоя.
  2. Вода не вязкая.
  3. Вода безвихревый.
  4. Имеется случайное распределение нормального давления на поверхность воды от турбулентного ветра.
  5. Корреляциями между движениями воздуха и воды пренебрегают.

Второй механизм связан с силами сдвига ветра на поверхности воды. Джон В. Майлз предложил механизм генерации поверхностных волн, который инициируется турбулентными сдвиговыми потоками ветра на основе невязкого уравнения Орра-Зоммерфельда в 1957 году. Он обнаружил, что передача энергии от ветра к водной поверхности пропорциональна кривизне профиля скорости ветра в точке где средняя скорость ветра равна скорости волны. Поскольку профиль скорости ветра логарифмичен относительно поверхности воды, кривизна в этой точке имеет отрицательный знак. Это соотношение показывает, как ветровой поток передает свою кинетическую энергию поверхности воды на их границе раздела.

  1. двумерный параллельный сдвиговый поток
  2. несжимаемая, невязкая вода и ветер
  3. иротационная вода
  4. уклон смещения водной поверхности небольшой [8]

Обычно эти механизмы формирования волн возникают вместе на поверхности воды и в конечном итоге создают полностью развитые волны.

Например, [9] если мы предположим, что морская поверхность плоская (состояние 0 по шкале Бофорта), и внезапный поток ветра постоянно дует через поверхность моря, процесс генерации физических волн следует последовательности:

Читайте также: