Как возникают волны

Волны в океане

Волны в океане — одно из самых завораживающих и красивых явлений природы. Сила, поднимающая и опускающая воду, а также ветер или колебания земной коры создают бесконечные массивы волн, которые могут быть маленькими и спокойными или огромными и неудержимыми. 

Чтобы разобраться, как образуются волны, для начала узнаем, как они устроены.

Подписывайтесь на телеграм-канал Домашней школы Фоксфорда — здесь мы каждый день публикуем полезные посты о лайфхаках обучения, тайм-менеджменте, развитии и поддержке школьников, а ещё делимся бесплатными материалами и шпаргалками.

Строение волны

Волны имеют гребень, подошву, высоту и длину. Гребень — это вершина волны, подошва — её нижняя точка, высота — расстояние между вершиной и подошвой, а длина — расстояние между двумя соседними гребнями или подошвами. Длина волны может варьировать от нескольких миллиметров до нескольких сотен метров.

Величина волны

Волны имеют различную высоту, длину и скорость в зависимости от многих факторов, включая:

• интенсивность источника воздействия, например силы ветра или всплеска в воде;
• удалённость от источника воздействия;
• глубину водоёма;
• свойства водной среды, например плотность и вязкость.

<<Форма демодоступа>>

Как движутся волны

Возникновение волн связано с порывами ветра: чем стабильнее дует ветер и чем больше площадь свободной поверхности воды, тем больше волны. Перепады давлений и сила тяжести заставляют частицы воды совершать вертикальные и горизонтальные колебания. Поскольку молекулы воды взаимодействуют, энергия колебаний может передаваться от частицы к частице, как по цепочке. При этом сложный характер колебаний приводит к тому, что в толще воды частицы совершают движения по круговым или эллиптическим траекториям, лишь незначительно смещаясь в сторону, либо против распространения волны.

Волновое движение передаётся от молекулы к молекуле на расстояние длины волны. При этом частицы воды движутся по круговым траекториям под влиянием волнения, но не перемещаются в направлении распространения волны.

В открытом океане волны могут передвигаться на большие расстояния без заметного затухания, но при приближении к берегу волны начинают «ощущать» дно и изменяют свою форму. В результате происходит подъём участков волн (гребни) и понижение между ними (подошвы), что приводит к формированию более высоких и крутых волн. Такие волны называют прибойными.

Также могут возникать свободные волны, которые распространяются на большие расстояния без существенных изменений формы и размера. Ещё бывают внутренние волны: они появляются на границе слоёв воды разной плотности и могут затрагивать дно. Кроме того, в океане встречаются цунами — мощные волны с очень большой длиной.

<<Форма семейного образования>>

Что такое цунами

Цунами — особый вид океанских волн, которые образуются в результате движений морского дна. Их вызывают подводные землетрясения и обвалы, извержения вулканов и другие катаклизмы. Это волны огромной разрушительной силы, способные затопить берег и разрушить всё, что встретится им на пути. 

Цунами могут пересекать океаны со скоростью 600–900 километров в час. Для сравнения: скорость реактивных самолётов обычно составляет около 1 200 километров в час. В глубоких водах эти волны могут быть ниже одного метра, но, приближаясь к суше, они замедляют свой бег и вырастают до 30–40 метров у крутых берегов. 90% всех зарегистрированных цунами отмечено в Тихом океане.

Легенда о воде и волнах: дракон Рюдзин

В японской мифологии есть дракон Рюдзин — бог моря и повелитель водной стихии. В легенде рассказывается о том, что он живёт на дне океана неподалёку от побережья Японии, у островов Рюкю (Нансей). Один удар хвоста Рюдзина вызывает огромные приливные волны, которые полностью смывают прибрежные деревни.

Когда Рюдзин открывает огромную зубастую пасть и вздыхает, в воде появляются гигантские водовороты. Голову благородного дракона венчают оленьи рога, его усы указывают на мудрость, а глаза видят в глубину до самого дна океана. Когда Рюдзин вытягивает ужасные когти, происходят наводнения. Движением лапы он может опрокинуть несколько судов.

Волны в океане — пример того, как природа может быть одновременно красивой и мощной. Они могут умиротворять — или вызывать страх и трепет. Изучение волн помогает понимать механизмы, лежащие в основе многих природных процессов и технических устройств, а также открывает новые возможности для развития науки и технологий.