Ανεμικά κύματα: έννοια, δομή και χαρακτηριστικά. Πώς σχηματίζεται ένα κύμα ανέμου;

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 05:54

Το κύμα είναι ένα φυσικό φαινόμενο που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την άνεση του να βρίσκεσαι στην ανοιχτή θάλασσα. Τα μικρά κύματα μπορεί να μην γίνουν αντιληπτά. Όμως τα μεγάλα είναι ικανά να προκαλέσουν σημαντικές ζημιές σε ένα θαλάσσιο σκάφος και να βλάψουν τους επιβάτες του. Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στα κύματα ανέμου. Τι είναι, πώς σχηματίζονται και ποια χαρακτηριστικά έχουν; Ας απαντήσουμε σε όλες αυτές τις ερωτήσεις μαζί!

Κύματα ανέμου - τι είναι;

Κανένα σώμα νερού δεν μπορεί να παραμείνει ήρεμο και ακίνητο. Άλλωστε ακόμη και ο ασήμαντος σε δύναμη άνεμος σίγουρα θα αντανακλάται στην επιφάνειά του. Ένα κύμα ανέμου σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της άμεσης πρόσκρουσης του ανέμου στην επιφάνεια του νερού μιας θάλασσας ή λίμνης. Για να κατανοήσετε καλύτερα τον μηχανισμό σχηματισμού του, μπορείτε να παρακολουθήσετε ένα χωράφι με σιτάρι όταν φυσάει.

Λοιπόν πώς σχηματίζονται τα κύματα του ανέμου; Με ελαφρύ αέρα, ελαφροί κυματισμοί εμφανίζονται σε μια ήρεμη επιφάνεια του νερού. Καθώς η ταχύτητά του αυξάνεται, εμφανίζονται μικρά ρυθμικά κύματα. Σταδιακά αυξάνεται το μήκος και το ύψος τους. Με περαιτέρωΚαθώς ο άνεμος δυναμώνει, αρχίζουν να σχηματίζονται «αρνιά» από λευκό αφρό στις κορυφές τους. Η ταχύτητα των κυμάτων ανέμου μπορεί να ποικίλλει ευρέως (από 10 έως 90 km/h). Αφού σταματήσει ο άνεμος στη θάλασσα, μπορείτε να δείτε μακριά, χαμηλά και ήπια κύματα, που ονομάζονται swell.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το νερό είναι πολύ πιο πυκνή ουσία από τον αέρα. Ως αποτέλεσμα, η επιφάνεια της δεξαμενής «υστερεί» λίγο μετά την πρόσκρουση του ανέμου και οι κυματισμοί μετατρέπονται σε κύματα μόνο μετά από λίγο.

Τα κύματα ανέμου πρέπει να διακρίνονται από τα τσουνάμι και τις παλίρροιες. Τα πρώτα προκύπτουν ως αποτέλεσμα της αυξημένης σεισμικής δραστηριότητας του φλοιού της γης και τα δεύτερα ως αποτέλεσμα της πρόσκρουσης του δορυφόρου του πλανήτη μας, της Σελήνης.

Δομή θαλάσσιων κυμάτων

Ένα κύμα ανέμου αποτελείται από πολλά στοιχεία (βλ. παρακάτω διάγραμμα):

• Η κορυφή είναι το υψηλότερο σημείο του κύματος.
• Το κάτω μέρος είναι το χαμηλότερο σημείο του κύματος.
• Πλαγιές - υπήνεμες και προσήνεμες.

Η υπήνεμη (μπροστινή) κλίση ενός κύματος είναι πάντα πιο απότομη από την προσήνεμη. Εδώ, παρεμπιπτόντως, υπάρχει μια άμεση αναλογία με τους αμμόλοφους, οι οποίοι σχηματίζονται επίσης υπό την επίδραση του ανέμου. Πλησιάζοντας στην ακτή, το πέλμα του κύματος επιβραδύνει στον πυθμένα της δεξαμενής και η κορυφή του ανατρέπεται, σπάζοντας σε πολλούς ψεκασμούς. Αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από ενεργή καταστροφή πετρωμάτων. Εάν το κύμα χτυπήσει σε έναν παράκτιο βράχο, τότε το νερό εκτοξεύεται με τη μορφή μιας ισχυρής αφρώδους στήλης, το ύψος της οποίας μπορεί να φτάσει αρκετές δεκάδες μέτρα.

Χαρακτηριστικά των κυμάτων ανέμου

Στην ωκεανογραφία, υπάρχουν τέσσερα κύρια χαρακτηριστικά του κύματος της θάλασσας. Αυτό είναι:

• Ύψος είναι η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ της σόλας και της κορυφογραμμής.
• Μήκος - η απόσταση μεταξύ δύο κορυφών γειτονικών κυμάτων.
• Ταχύτητα - η απόσταση που διανύει η κορυφή του κύματος ανά μονάδα χρόνου (συνήθως μετριέται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο).
• Η απότομη είναι η αναλογία του ύψους κύματος προς το μισό του μήκους του.

Το μήκος των κυμάτων ανέμου ποικίλλει ευρέως από 0,5 έως 250 μέτρα, το ύψος μπορεί να φτάσει τα 20-25 μέτρα. Τα πιο ισχυρά κύματα παρατηρούνται στο νότιο ημισφαίριο, στον ανοιχτό ωκεανό. Εδώ η ταχύτητα της κίνησής τους φτάνει συχνά τα 15-20 m/s. Τα μικρότερα κύματα είναι τυπικά για τις εσωτερικές θάλασσες που πηγαίνουν βαθιά στην ήπειρο (για παράδειγμα, για τη Μαύρη ή την Αζοφική Θάλασσα).

Κύματα της θάλασσας: κλίμακα

Η κατάσταση της θάλασσας είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στην ωκεανογραφική επιστήμη για τον προσδιορισμό της κατάστασης της ανοιχτής επιφάνειας μεγάλων υδάτινων σωμάτων (λίμνες, θάλασσες, ωκεανοί). Χαρακτηρίζεται, πρώτα από όλα, από το ύψος των κυμάτων και τη δύναμή τους. Για την αξιολόγηση του βαθμού τραχύτητας της θάλασσας, χρησιμοποιείται μια κλίμακα 9 βαθμών που αναπτύχθηκε από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό.

Βαθμολογία	Όνομα	Ύψος κύματος (m)	Εξωτερικές πινακίδες
0	Τέλεια ήρεμη θάλασσα	0	Η επιφάνεια της θάλασσας είναι λεία
1	Ήρεμη Θάλασσα	0-0, 1	Κυματισμοί και ελαφροί κυματισμοί
2	Χαμηλός ενθουσιασμός	0, 1-0, 5	Οι κορυφές των κυμάτων αρχίζουν να ανατρέπονται, αλλά δεν υπάρχει ακόμη αφρός
3	Ελαφρός ενθουσιασμός	0, 5-1, 25	Μερικές φορές εμφανίζονται "αρνιά" στις κορυφές των κυμάτων
4	Μέτρια ενθουσιασμό	1, 25-2, 5	Τα "αρνιά" υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες
5	Τραγική θάλασσα	2, 5-4	Εμφανίζονται μεγάλες κορυφογραμμές
6	Μεγάλη αναταραχή	4-6	Οι κορυφογραμμές σχηματίζουν μεγάλες καταιγίδες
7	Βαρύς ενθουσιασμός	6-9	Ο αφρός τεντώνεται σε λωρίδες και καλύπτει εν μέρει τις πλαγιές των κυμάτων
8	Πολύ δυνατός ενθουσιασμός	9-14	Ο αφρός καλύπτει πλήρως τις πλαγιές των κυμάτων
9	Εξαιρετικός ενθουσιασμός	Πάνω από 14	Ολόκληρη η επιφάνεια των κυμάτων καλύπτεται με ένα παχύ στρώμα αφρού. Ο αέρας είναι κορεσμένος με σκόνη νερού. Η ορατότητα μειώνεται απότομα.

Κύματα της θάλασσας ως πηγή ενέργειας

ΧρήσηΗ φυσική ενέργεια των κυμάτων του ωκεανού είναι ένας από τους πολλά υποσχόμενους τομείς της εναλλακτικής βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι η συνολική ισχύς όλων των κυμάτων ανέμου στον πλανήτη είναι 10²⁰ J/ώρα. Αυτή είναι μια κολοσσιαία φιγούρα, αλλά το πρόβλημα είναι ότι η απόκτηση και χρήση αυτής της ενέργειας είναι πολύ δύσκολη.

Σήμερα, χώρες όπως η Μεγάλη Βρετανία, η Ιρλανδία, η Νορβηγία και η Ινδία ασχολούνται σοβαρά με την ανάπτυξη της κυματικής ενέργειας. Η λειτουργία της κυματικής μονάδας παραγωγής ενέργειας βασίζεται στη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας του θαλάσσιου κύματος σε ηλεκτρική μέσω μηχανισμών λειτουργίας που αποτελούνται από ειδικούς πλωτήρες, πτερύγια και εκκρεμή.

Ο πρώτος τέτοιος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής ξεκίνησε στη Νορβηγία το 1985. Η ισχύς του είναι 850 kW. Σήμερα, ορισμένες χώρες χρησιμοποιούν την ενέργεια των κυμάτων για να τροφοδοτήσουν αυτόνομους σημαδούρες, φάρους, αγροκτήματα θαλασσοκαλλιέργειας και ακόμη και μικρές πλατφόρμες γεώτρησης.