Презентація "Хвилювання вод Світового океану"

Презентаційна робота на тему. ХВИЛЮВАННЯ ВОД СВІТОВОГО ОКЕАНУ

Повного спокою в океані не буває. У результаті дії різних природних сил на води океанів і морів виникають коливальні (хвильові) і поступальні рухи (течії) часток води. Поширення коливальних часток у морській воді називається хвильовим рухом або хвилями. Морські хвилі являють собою періодичні коливання навколо положення своєї рівноваги.

Морські хвилі за походженнямбувають:вітрові – викликані вітром;припливно-відпливні – виникають під дією гравітаційних сил Місяця та Сонця;анемобаричні – з’являються зі зміною атмосферного тиску;сейсмічні (цунамі), що виникають у результаті динамічни процесівв у земній корі (землетруси, вулканічні виверження);корабельні – утворюються під час руху корабля.

+За формою хвилі розрізняють на поступальні (хвилі, в яких спостерігається видиме переміщення хвилі) і стоячі (сейші), у яких такого переміщення не буває. Найбільш простий вид сейші виникає тоді, коли рівень води піднімається біля одного краю водойми і одночасно знижується біля іншого. При цьому вздовж його середини частки води вертикально не переміщаються. Це місце називають вузлом сейші. Сейші бувають двовузлові, тривузлові тощо. Виникають вони за різними причинами. Наприклад, під час згону та нагону води. Коли із зупиненням вітру в басейні починається коливання рівня у вигляді стоячих хвиль. У невеликих басейнах сейші можуть виникати під час проходження кораблів.

+За розміщенням у потоці хвилі поділяють на поверхневі хвилі, що утворюються на поверхні моря;внутрішні, що виникають на деякій глибині і майже не проявляються на поверхні. По співвідношенню довжини хвилі і глибини моря хвилі поділяють на короткі( у яких довжина хвилі менше глибини моря) і довгі ( у яких довжина хвилі більша глибини моря).

У морських хвилях розрізняють такі елементи:гребінь хвилі – найвища точка хвильового профілю;підошва хвилі – найнижча точка хвильового профілю;висота хвилі – відстань по вертикалі від підошви до гребн хвиліі;Довжина хвилі – відстань по горизонталі між двома гребеням послідовних хвиль ( чи між двома послідовно розміщеними найнижчими точками в напрямку розходження хвиль);крутість – відношення висоти хвилі до її довжини;період – проміжок часу між проходженням двох суміжни гребенів хвиль через одну і ту саму фіксовану точку; визначають і як проміжок часу, за який хвиля проходить свою довжину;фронт – лінія, яка проходить уздовж гребеня хвилі і перпендикулярна до напрямку переміщення хвиль;хвильовий промінь – лінія, яка перпендикулярна до фронту хвилі;Напрямок поширення – це кут між північним напрямом магітної стрілки і напрямом руху хвилі.

+За формою хвилі поділяються на двомірні і тримірні. Двомірні хвилі мають значну протяжність гребеня, в багато разів довшу за довжину хвилі і являють собою чітко розрізнені довгі хвилі, що йдуть одна за одною. Тримірні хвилі не утворюють паралельних валів і мають довжину гребеня, яка відповідає довжині хвилі. Гребень і підошва тримірної хвилі розташовані без визначеної системи, частіш за все у шахматному порядку.

+Вітрові хвилі – це складні тримірні коливальні рухи водної поверхні, викликані вітром, утворюються внаслідок переносу енергії від атмосфери до води. Розміри океанічної хвилі залежать від швидкості, тривалості вітру, а також від просторів, на яких діє вітер. Як наслідок, на поверхні води навіть при швидкості вітру 1 м/с утворюються маленькі хвилі висотою, яка вимірюється в міліметрах, та довжиною в сантиметрах. Ці хвилі мають вигляд рябизни. Оскільки існування таких хвиль пов’язане з поверхневим натягом, їх називають капілярними.

Якщо вітер проходить над поверхнею короткочасним поривом, то утворені ним плями рябизни зникають із затуханням вітру. Якщо вітер стійкий, то капілярні хвилі, інтерферуючи, збільшуються за розмірами перш за все по довжині. Ріст хвиль приводить до їх об’єднання у групи та подовження їх до декількох метрів. Хвилі стаютьгравітаційними. При подальшому посиленні вітру вода зазнає не тільки тертя, а й ударів повітря в навітряні схили хвиль.

Якщо гребні та підошви розташовуються паралельно і на рівній відстані одне від одного, то утворюються правильні (двомірні) хвилі. А коли водночас існують декілька систем хвиль, то це буде неправильне тримірне хвилювання. Величезні площі сильного хвилювання розташовані в помірних широтах (“ревучі сорокові”). Значні хвилювання часті в океанічному кільці південної півкулі, в районах квазістаціонарних атмосферних фронтів. Найдовші хвилі (близько 800 м) спостерігаються біля південних берегів Британських островів і в екваторіальній частині Атлантичного океану, найвищі (3-4 м) посередині північної частини Тихого океану. Гігантські хвилі спостерігаються також біля південних берегів Африки.

Трансформація хвиль відбувається також і під час надходження їх до берега. Коли хвилі надходять до мілководдя, то тертя об дно знижує швидкість їх руху, збільшується висота і крутизна. У берегів це приводить до виникнення прибою. Прибій — це пінисті вали, які утворюються під час набігання хвиль на пологий берег. При пологому дні і крутому високому березі гребінь ударяє в берег, і вода скидається вгору, утворюється скид. Якщо неподалік від урізу води на дні є гряда з меншими глибинами (наприклад, рифи), то хвиля, не доходячи до урізу, руйнується і утворює бурун.

Великі хвилі породжуються тропічними циклонами і штормами. +Висота хвилі, яку здіймає вітер, різна. Найбільша із зареєстрованих була зафіксована 6 лютого 1933 р. в центральній частині Тихого океану. Вона становила 34 м. Учені досліджують хвилі, щоб запобігти їх руйнівній силі. На підставі численних досліджень складено карту зон максимального хвилювання Світового океану. Дві такі зони виявлено, зокрема, в Північній Атлантиці. Одна з них знаходиться поблизу східного узбережжя Північної Америки. Тут бувають хвилі заввишки 20 м. Друга, з хвилями до 16 м, лежить на захід від Шотландії. Центр найдовших (800 м) хвиль Тихого океану знаходиться в його північно-західній частині.

Океан охоплює хвилювання навіть при спокійній поверхні. В його товщі виникають внутрішні хвилі, досить значні за амплітудою і поширенням. Утворюються вони на межі двох різних за густиною шарів води і набагато вищі від поверхневих, але поступаються їм за швидкістю. На поверхні моря внутрішні хвилі не видні. Їх виявляють завдяки ретельним вимірюванням температури, солоності й густини. Буває, що нульова ізотерма за 16 год. піднімається з глибини 480 м до 9 м. Внутрішні хвилі виникають під дією припливоутворюючих сил Місяця й Сонця, вітру, атмосферного тиску. Тому серед цих хвиль виділяють припливні, метеорологічні та інерційні.

Відомо, до яких катастрофічних наслідків призводять цунамі. Вони виникають не лише через землетруси або виверження на дні океану, а й спричиняються виверженнями на суходолі. Судно може відчути хвилювання тільки як поштовх в днище в початковий період і тільки в тому випадку, якщо воно знаходиться над ділянкою деформації дна. Тільки у берега відбувається сильна деформація хвилі, росте її висота, і вона накатується на сушу велетенським валом. Цунамі частіше за все бувають у берегів Японії, Чилі, Перу, Алеутських та Гавайських островів. Вони мають дуже велику швидкість поширення - до 800 км/год.

Припливно-відпливні хвилі – це довгі хвилі, зумовлені силою тяжіння Місяця і Сонця. Висота припливних хвиль у відкритому океані не перевищує 50 см, проте з наближенням до берега вони зазнають значної трансформації і їхня висота може перевищувати 10 м, передусім на звужених ділянках берегової зони чи естуаріях. Утворюючись під дією сили гравітації Сонця і Місяця, припливи і відпливи, тим не менш не зводяться до простого відображення гравітаційної рівноваги. Якби було так, то високі припливи, викликані Сонцем, завжди відмічалися б в місцеві сонячні південь і північ; подібна картина спостерігалася б також для місячних припливів і відпливів. Крім того, при русі Землі навколо своєї осі гребінь припливу переміщувався б з сходу на захід приблизно на 10° довготи на годину. 

Знаючи припливні сили, можна вирахувати амплітуду такой хвилі статичного припливу. Максимальна висота складає 55 см для місячного припливу і 25 см — для сонячного. Об`єднання місячного і сонячного статистичних припливів дало б максимальну висоту 80 см в повний і новий місяці, коли Місяць знаходиться на одній лінії з Землею і Сонцем. Дійсні амплітуди припливів змінюються у великих межах, і інколи висота припливу зростає в напрямку із заходу на схід, тобто в протилежному напрямку від напряму руху Землі. Це пояснюється тим, що хоча припливні сили породжують припливну хвилю відповідного періоду, її шлях і амплітуда визначаються формою океанічного басейну. Зазвичай припливи і відпливи класифікують як поступальні і ротаційні. Напівдобовий місячний приплив в Атлантичному океані являє собою поступальну хвилю в Південній Атлантиці і ротаційну хвилю в Північній Атлантиці.

Різноманітність висот різних припливних хвиль частково пояснюються резонансним періодом басейну. Повсюду, де резонансний період знаходиться близьким до 12-годинному періоду напівдобового припливу, спостерігаються дуже велькі амплітуди. Тут може бути корисною аналогія з колискою. У колиски є звичайний період коливання, який визначається довжиною мотузки і зальшається майже незмінним при різному розмаху колиски. Щоб розколихати, колиску потрібно штовхати саме з цим періодом. Коли колиска буде в русі, для його підтримання потрібні лише незначні зусилля. Ви знаходите резонансний період інтуїтивно, і якщо вам зав`язати очі, то не сприймаючи більше періода коливання колиски, ви почнете діяти навпопад і вряд чи зможете розколихати її високо. 

Тепер уявіть, що колиску штовхає припливна сила, коли період “штовхання” заданий наперед. Дуже високі припливи в цьому випадку можуть виникнути, тільки якщо басейн має природній період коливання, близький до періоду викликаного припливною силою. В усіх інших випадках амплітуда припливу буде меншою. Легко показати, що для виникнення резонансного припливу на екваторі планети, повністю покритої океаном, необхіно, щоб його глибина дорівнювала 22 км. Максимальний рівень поверхні води під час припливу називається повною водою, а мінімальний під час відливу - малою водою. В океані, де дно рівне, а суша далеко, повна вода проявляється як два "здуття" водної поверхні: одне з них знаходиться з боку Місяця, а інше - в протилежному кінці земної кулі. Також можуть бути присутні ще два менших за розміром здуття з боку, спрямованої до Сонця, і протилежною йому.

Оскільки  Місяць і Сонце переміщуються відносно Землі, разом з ними переміщуються і водні горби, утворюючи приливні хвилі. У відкритому морі приливні течії мають обертальний характер, а поблизу берегів і в вузьких затоках і протоках - зворотно-поступальний. Якби вся Земля була покрита водою, ми б спостерігали два регулярних припливи і відпливу щодня. Але так як безперешкодному поширенню приливних хвиль заважають ділянки суші: острова і континенти, а також через дію сили Коріоліса на рухому воду, замість двох приливних хвиль спостерігається безліч маленьких хвиль, які повільно (в більшості випадків з періодом 12 год 25,2 хв) оббігають навколо точки, що називається амфідромічною, в якій амплітуда припливу дорівнює нулю. Домінуюча компонента припливу  утворює на поверхні Світового океану близько десятка амфідромічних точок з рухом хвилі за годинниковою стрілкою і приблизно стільки ж - проти годинникової. Все це унеможливлює прогнозування часу припливу тільки на основі положень Місяця і Сонця відносно Землі. Замість цього використовують "щорічник припливів" - довідковий посібник для обчислення часу настання припливів і їх висоти в різних точках земної кулі. Також використовуються таблиці припливів, з даними про моменти та висоти малих і повних вод, обчисленими на рік вперед для основних припливних портів.

Якщо з'єднати на карті точки з однаковими фазами припливу, ми отримаємо так звані котідальні лінії, котрі радіально розходяться з амфідромічної точки. Зазвичай котідальні лінії характеризують положення гребеня припливної хвилі для кожної години. Фактично котідальні лінії відображають швидкість поширення припливної хвилі за 1 годину. Карти, на яких представлені лінії рівних амплітуд і фаз приливних хвиль, називаються котідальними картами.

Якщо з'єднати на карті точки з однаковими фазами припливу, ми отримаємо так звані котідальні лінії, котрі радіально розходяться з амфідромічної точки. Зазвичай котідальні лінії характеризують положення гребеня припливної хвилі для кожної години. Фактично котідальні лінії відображають швидкість поширення припливної хвилі за 1 годину. Карти, на яких представлені лінії рівних амплітуд і фаз приливних хвиль, називаються котідальними картами.

Залежно від взаємного розташування Місяця і Сонця мала і велика приливні хвилі можуть підсилювати один одного. Для таких припливів історично склалися спеціальні назви: Квадратурний приплив - найменший приплив, коли приливообразующих сили Місяця і Сонця діють під прямим кутом один до одного (таке положення світил називається квадратурою). Сизигійний приплив - найбільший приплив, коли приливоутворюючі сили Місяця і Сонця діють вздовж одного напрямку (таке положення світил називається сизигією).

Найвищі припливи в світі можна спостерігати в бухті Фанді, яка знаходиться на східному узбережжі Канади між Нью-Брансвік і Новою Шотландією. На Європейському континенті найвищі припливи (до 13.5 м) спостерігаються в Бретанії у міста Сен-Мало.

ДАКУЮ ЗА УВАГУ