повърхностни вълни
Буря винаги обхваща ограничена част от повърхността на океана. С увеличаване на вятъра в зоната на неговото действие се очертават и отглеждане вълни. След беше създаден известно време след като въздуха, вълнението е статистически неподвижен. Това означава, че средната височина на вълните, тяхната средна дължина и средният период не се променя. Въпреки това, мигновен повърхностните води в състояние на зоната на действие на вятър изглежда хаотична. В този момент е сложна повърхност неочаквани редуващи валове, хълмове и долини с различна височина и хоризонтален участък. В прехода към следващите моменти на геометрията на повърхността на водата варира в произволни, непредсказуеми начини. От изложеното по-горе, изучаването на вълните в зоната на тяхното генериране вятър статистически подход е единственият приложим. Методи на теория на вероятностите и много наблюденията, направени възможно да се получи по този начин редица полезни резултати. Установено е, че разпределението на вероятностите на височината на вълните следва функцията на разпределение Rayleigh. Експресията е неразделна формула
където: ТВ - вълна височина превишение вероятност F;
експонента м се променя от 4 в дълбока вода за 2 до плитки. Средната височина на вълните hw0 могат да бъдат намерени допълнителни взаимоотношения, основани на енергията на морските вълни баланс. Според наблюденията по време на бури височина океанските вълни често надвишават 10 м. Хърикейнс отделни вълни могат да достигнат височина 20-25 м.
Т. времето, за което вълната се движи неговата дължина л. Тя се нарича период на вълната. Средният период и средната дължина на вълната в областта на производството на вятъра са изразени съответно емпирична формула, свързващи тези стойности със скоростта на вятъра:
Числените коефициентите в тези формули пространствена скорост на вятъра w е от измерение м / сек.
Колкото по-дълго на вълната, толкова по-бързо се движи в океана и по-бавно се разсейва енергията му. Ето защо, най-голямата вълна на възникващите в зоната на буря може да се простира отвъд тази зона и се отстранява на дълги разстояния от мястото на произхода му. Тези вълни се наричат надуе. Когато спира вятъра, първият успокояван вълни, а след известно време в бури площ завърши също просто се подува. Swell са подредени образувания. Те имат формата на успоредни оси с форма близка до синуса и следват една с друга чрез разстояние приблизително равни.
Право характер надуе може да се опише по подходящ техните свойства хидродинамични методи. Профил на синусоида и неговите елементи са показани на Фиг. 56. Буквата X означава височината на свободната повърхност спрямо нивото на покой. В размножаване на синусоидални вълни х варира по протежение на пътя и х време Т според закона
където: а - амплитуда (половин височина) на вълните.
Скоростта на разпространение на синусоидални вълни, като цяло, изразен с формулата
Ако дебелината на резервоар е голяма в сравнение с дължината на вълната, т.е. , след това. и формула (100) протича в следното:
Ако, напротив ,. след това. и вместо с формула (100) имаме
Така, в дълбоки води скорост вълната се определя от тяхната дължина, и малък - дълбочината на резервоара. За конвенционалната граница между дълбоки и плитки водоеми прие дълбочина, равна на половината от дължината на вълната :. Над леглото океан от океана е винаги дълбоко за ветровото вълнение, но той се превръща в "малък", когато става разпределени вълните цунами.
Тъй набъбне дължини на вълните може да бъде от няколко десетки до няколко стотин метра, съгласно формула (101), тяхната скорост на движение обикновено лежи в диапазона 10-20 м / сек. Това означава, че един ден надуе може да премине повече от 1500 km.
Достигането на брега вълните се трансформират. Техните заострени ръбове, хралупи стават плоски. Когато дълбочината на водата, равна на 1,5-2,0 височина на вълните и вълна счупване.
Ако вълните в открития океан или море, както и в откритата част на езеро или язовир разпространението на по протежение на брега, те се използват само до крайбрежните плитчини.
Уайткапс стремят да стане успоредно на брега, скоростта на вълна получава компонент отнася до брега (фиг. 57). това
явление се нарича пречупване на вълните на брега плитчините на. Обяснение вълна пречупване дава формула (102). вълна скорост над дъното на склона е променлива по билото - най-близко до областите на плажа на билото се движат по-бавно, на разстояние от брега - по-бързо.
Подход на брега под остър ъгъл, отломки, longshore вълни създават поток вода (вж. Фиг. 57). Longshore скорост може да достигне 1.0-1.5 м / сек. Тези скорости са достатъчни за интензивна утайка транспорт и longshore токове се движат на брега и в крайбрежните райони на големи почвени маси на езера и водоеми. Когато longshore отговаря на устието на залива или залива, тя определя тук товара или част от него, както и на входа на залива след бури стават плитки.
Два пъти на ден на океаните минава покрай приливната вълна. Приливна период на вълната, равна на половината от лунни дни 12 часа 25 мин, или с 44,700. Колкото по-дълго дължината на лунен ден, в сравнение със слънчева, защото Луната се върти в своята орбита в същата посока, в която Земята се върти. С големия кръг на земното кълбо, която се намира в равнината на орбитата на Луната, приливна вълна се движи със средна скорост от 450 м / сек. Тази скорост не могат да бъдат получени от формула (102) като приливи са принудени вибрации, не хлабав като вълна или набъбват сейши.
Обикновено колебания ниво приливна вода курса наблюдавано е показано на фиг. 58. Най-високото ниво при прилив нарича пълен MF вода, nainizschy при отлив - ниски водни MB. Колебанията в нивата на няколко забавени по отношение на движението на Луната. Времето между кулминацията на луната и пълнолуние се нарича разликата вода. Той се променя през месеца и годината, както и в океана. Когато нула деклинация Луна (Moon орбита самолет съвпада с равнината на екватора), общата височина на два вода полудневен същото. Когато не е нула деклинация (и тя варира от 0 ° до + 28 °) на два пълни височина различни води.
Приливни вълни, генерирани от двете небесни тела - Слънцето и Луната и разпределени на сферична повърхност. Някои от тези обстоятелства, да не говорим за неравномерното разпределение на дълбините на океана и неточността на нейните граници, дай Ливни колебания са изключително сложни. С проявите на тази сложност включват факта, че, в допълнение към тези, показани на фиг. 58 полудневен колебания в океана се образуват при определени условия, дневните вариации - един пълен и една малка вода на ден.
Разликата във височината между високо и ниско прилив нарича количество вода. В открития океан приливна диапазон е малък. В малките океан острови тя рядко надвишава 1 м. Най-големите ценности на приливна стойност достига бреговете на моретата и океаните, особено в заливи, заливи и стеснява. С течение на морските граници на СССР най-висок прилив на стойност - до 12 метра - се наблюдава при Penzhenskoy устна Охотско. Стойностите на 8-10 m достигнат приливите в устата на Мезен. Устията на голяма сибирска река Об, Енисей и Лена Ливни колебание нива значително по-слаби вятър удари трептения.
В Западна Европа, най-високите приливи са на атлантическото крайбрежие на Франция и крайбрежие на Англия. Големината на приливите и отливите в залива Бристол до 15 м Най-високите приливи на Земята - 18 м. - се наблюдават в залива Фънди на атлантическото крайбрежие на Канада.
Помислете механизъм приливна колебания на морското равнище. Сили, които причиняват тези вибрации се наричат приливни. Те са причинени от привличане на Луната и Слънцето, но тъй като сега ние трябва да покажем, не е равно от сили на привличане. В допълнение към тях, при образуването на приливно колебания включващи Кориолис и центробежна инерционна сила и силата на триене. В прилив сила, генерирана от притегляне на Луната, поради близостта на Луната до Земята е 2.3 пъти по-приливна сила, упражнявана от слънцето. Абсолютните стойности на силите на привличане са много малки. Когато на единица маса са измерили сто милиона акции на земно ускорение на Земята.
За да се разбере същността на явлението, анализира действието на водата в привличането на тялото океан и като такава ние се на слънцето, защото законите за движение на планетите около Слънцето го прави много лесно да се реши проблема на центробежните сили, предизвикани от движението (ако вземем за привличане на тялото на Луната, Ние открихме, че Земята и Луната се въртят около общ център на масата, който се намира в рамките на Земята, както и определянето на центробежна сила ще бъде много трудно).
Нека допуснем, без въвеждане на грешки в нашите разсъждения е, че най-голямото напречно равнина съвпада с равнината на орбитата на Земята, отделно в тази Земя диаметър самолет, насочено към даден момент
слънцето (фиг. 59). Заедно избрания диаметър са центробежната сила и силата на привличане на слънцето. Благодарение на законите на планетите всички имат една и съща точка на орбиталния път на Земята и следователно центробежната сила, причинена от орбиталната движението на всички части на земното кълбо, а след това във всички точки на диаметър ни е един и същ. По отношение на силата на гравитацията, диаметърът на края срещу слънце - зенита на Z - към другия край - надир точката N тя трябва да се намали в. къде си - разстоянието на точката от центъра на слънцето. Въз основа на малък диаметър на земята ( "13000 километра.) В сравнение с разстоянието от Земята до Слънцето (149 милиона км.), Могат да бъдат пренебрегвани нелинейност тази промяна и да приемем, че силата атракция в зенита е по-голям, но в най-ниската точка по-малко атрактивни сили в център на Земята към една и съща стойност на DF. В центъра на тежестта и центробежна сила на Земята са балансирани, по повърхността баланс на земята, очевидно, не работи. В зенита, когато тежестта е по-висока от центробежни, тяхното Получената DF насочен към слънцето, при най-ниско ниво - DF е насочен далеч от слънцето. Сили ± DF е приливът. Най-общото определение за приливни сили включват тяхната енергия в дадена точка на земното кълбо е вектор разлика между силата на привличане на небесно тяло (Слънце или Луна) в даден момент и силата на привличане на Центъра за Земята. В крайна сметка, е отговорен за формирането на приливи и отливи неравномерност на гравитационното поле.
Описаното разпределението на приливни сили води до факта, че по всяко време на свободната повърхност на океани има две диаметрално противоположни гърбица. Тези гърбици в референтна рамка, свързана със слънцето през деня почти не се променят позицията си, и в рамките на референтния свързано с ротационното Земята, те се движат срещу посоката на въртене, създавайки ефект на двете полу-дневни приливни вълни.
Качеството е същото въздействие върху океана и привличане на Луната. Тъй като относителното положение на трите небесни тела - Слънцето, Земята и Луната - периодично се променя, тя се променя периодично, като сумата на две приливни генериращи сили, а с него и стойността на приливите и отливите. Най-значително месечната т.нар приливна неравенство. Това е, както следва. В новата луна и пълнолуние три тела - (. Фигура 60) Sun С, Земята и Луната 3 A - са разположени на една права линия. Това състояние се нарича астрономическа сизигия. Добавят се силите на привличане на Луната и Слънцето по време на пролетните приливи и отливи, и след 1-2 дни, след като приливът достигне максималната си стойност. Те се наричат сизигия. В първата и последната четвърт на Луната на Земята - Луната образува прав ъгъл с посоката на Земята - нд Такава конфигурация от три небесни тела се нарича квадратура. Когато две квадратура приливни сили не се натрупват: перпендикулярната ос на двете двойки гърбици и скоро приливи са сведени до минимални стойности. Тези приливи и отливи, се наричат квадратура.
Казаното в този раздел, може само да се даде обща представа за приливите и отливите. приливна теория много неизпълнени механика и математика (Нютон, Бернули, Лаплас, Erie, Х. Поанкаре и т.н ..), но не можем да разгледа тази теория като завършена. Завършен теоретична работа и многобройните наблюдения позволиха да се картографира приливи и водачите, които се използват широко в навигацията. Карти и пътеводители, продължават да се попълва и актуализира.
Имайте предвид, един от най-интересните и не се разбира добре страна теорията на приливи и отливи - проблемът на силите на триене, които се развиват по време на движението на приливни вълни. Според оценки на властта, загубен от триене в приливни вълни на океаните, е значителен брой: 1.1 × юни 10 MW. Триенето между приливи земята и инхибира въртене на Земята и се смята за причина за увеличението в дължината на деня, за да 0001 с един век, който е монтиран астрономически наблюдения.