Волны морские

        волны на поверхности моря или океана. Благодаря большой подвижности частицы воды под действием разного рода сил легко выходят из состояния равновесия и совершают колебательные движения. Причинами, вызывающими появление волн, являются приливообразующие силы Луны и Солнца, ветер, колебание атмосферного давления, подводные землетрясения и деформации дна. В соответствии с этим В. м. подразделяются на приливные (см. Приливы и отливы), ветровые, барические (см. Сейши) и сейсмические (см. Цунами).

         В большинстве случаев волновые движения отличаются неправильностью формы. Следует различать перемещение частиц в волне и видимое движение формы волны, заключающееся в передвижении в пространстве её профиля. Частицы в волне совершают перемещение по замкнутым или почти замкнутым траекториям (рис. 1).

         Основные характеристики В. м. — их высота, равная расстоянию по вертикали между гребнем и подошвой волны (рис. 2), длина волны — расстояние по горизонтали между двумя смежными вершинами или подошвами волн, скорость перемещения формы волны, или фазовая скорость, период волны. Период ветровых В. м. не превосходит 30 сек, барические и сейсмические В. м. имеют период, исчисляемый минутами, десятками минут и часами. Периоды приливных волн измеряются часами.

         В зависимости от преобладающей роли сил, участвующих в формировании волновых движений, волны подразделяются на гравитационные и капиллярные (см. Волны на поверхности жидкости). Волны, продолжающие существовать после окончания действия сил, их вызвавших, называются свободными, в отличие от вынужденных волн, поддерживаемых непрерывным притоком энергии.

         Ветровые волны — вынужденные волны, образующиеся за счёт энергии ветра, передаваемой волнам путём непосредственного давления воздушного потока на наветренные склоны гребней и его трения о поверхность волны (рис. 3). Развитие ветровых волн начинается с образования ряби, являющейся капиллярными волнами. Возрастая, капиллярные волны превращаются в гравитационные, которые постепенно увеличиваются по длине и высоте. В начальной стадии развития волны бегут параллельными рядами, которые затем распадаются на обособленные гребни (трёхмерное волнение). Взволнованная ветром поверхность воды приобретает весьма сложный рельеф, непрерывно изменяющийся во времени. На поверхности моря всегда существуют ветровые волны самые разнообразные по своим размерам (иногда достигая длины до 400 м, высоты 12—13 м и скорости распространения 14—15 м/сек).

         В глубоком море размеры волн и характер волнения определяются скоростью ветра, продолжительностью его действия, «разгоном волн», т. е. расстоянием от подветренного берега в направлении ветра до точки наблюдения, а также структурой ветрового поля и конфигурацией береговой черты. В мелком море дополнительным фактором, влияющим на процесс образования волн, является глубина моря и рельеф дна; малые глубины ограничивают рост волн. Если ветер, вызвавший волнение, стихает, то ветровые волны постепенно преобразуются в свободные волны, называемые зыбью, волны которой имеют более правильную у форму, чем ветровые волны, и бо́льшую длину гребней. Наиболее часто встречается смешанное волнение, при котором одновременно наблюдаются зыбь и ветровые волны.

         Изучение В. м. представляет большой практический интерес в связи с многочисленными проблемами мореплавания, морского гидротехнического строительства, кораблестроения и т.д. и требует детальных теоретических и экспериментальных исследований с помощью различных инструментов, устанавливаемых на судах и на берегу.

         Приборами для наблюдения за ветровыми волнами являются волномерные рейки или вехи, волномеры и волнографы различных систем. Стереофотосъёмка позволяет регистрировать состояние поверхности моря на большой площади. Регистрация длиннопериодных В. м. (например, приливных волн) производится приборами, называемыми Мареографами.

         Лит.: Снежинский В. А., Практическая океанография, Л., 1951; Дуванин А. И., Волновые движения в море, Л., 1968: Шулейкин В. В., Физика моря, 4 изд., М., 1968.

         С. С. Войт.

        

        Рис. 1. Схема распространения волны: круговые траектории движения частиц воды и профиль волны, перемещающейся вправо.

        

        Рис. 2. Схема волны.

        

        Рис. 3. Действие ветра на волну.