Характеристика состояния водной поверхности

Состояние водной поверхности характеризуется наличием волно­образования.

Волнообразным движением водной среды называется такое ее состояние, при котором частицы воды не получают поступатель­ного движения (течение), а лишь немного удаляются от перво­начального положения то в одну, то в другую сторону. Колеба­тельное движение частиц воды и называют волнами.

Причины появления волн различны. Волны возникают под дей­ствием ветра, благодаря быстрым изменениям атмосферного да­вления над водной поверхностью, в силу движения судна и т. д.

Рассмотрим волнообразное движение моря, возникшее под действием ветра.

В условиях равновесия скорость всех частиц жидкости равна нулю, и свободная ее поверхность горизонтальна. Допустим те­перь, что на нее, кроме нормального атмосферного давления, по­действовало добавочное давление, вызванное порывом ветра. Тазі, где давление стало больше, в водной поверхности образовалась

впадина, а вытесненная жидкость образует кругом впадины воз­вышение. Возвышение через некоторое время опустится, пройдя через положение равновесия, его место снова займет впадина, рядом образуется новое возвышение, и колебательное движение, таким образом, распространится во все стороны, пока под дей­ствием сил трения оно не затихнет.

При образовании волн в море под действием ветра перемеще­ние воздуха происходит как бы толчками, а отсюда и произво­димые им волны не одинаковы. Зависимость размеров волн от силы ветра весьма сложная, так как глубина, ширина бассейна, конфигурация дна и берегов его весьма сильно влияют на форму и характер ветровых волн.

Элементами волны (рис. 94) называют те ее величины, которыми вполне характеризуется вид и форма волны, как то: высота, длина, период, скорость распространения и крутизна склона.

Горизонтальное расстояние между двумя ближайшими гребнями волны называют ее длиной, а расстояние по вертикали между гребнем и подошвой — высотой волны.

Периодом волны называют время между прохождением двух следующих один за другим гребней через одну и ту^ке непод­вижную точку пространства.

Скоростью распространения волны называют расстояние, про­ходимое гребнем в единицу времени.

Отношение высоты к половине длины волны называют крути­зной.

Ветер, воздействуя на водную поверхность, приводит частицы воды во вращательное движение, которое постепенно распростра­няется в глубину.

Гребни и впадины имеют закругленные формы и плавно пере­ходят друг в друга. По мере увеличения ветра вращательная скорость растет в верхних слоях быстрее, чем в нижних, и форма волны искажается сдвигом верхушек волн в направлении ветра. Затем искажение растет и образует барашки и, наконец, отме­чается заострение верхушек волн и образование гребней с пеной. При дальнейшем усилении ветра водяные частицы срываются с хщебней, образуя брызги и пыль.

Графически процесс волнообразования можно изобразить кри­вой (рис. 95).

Помимо ветровых волнообразований, наблюдается еще перио­дическое волнообразное движение водной поверхности, вызывае­мое вращением земли и называемое мертвой зыбью. Зыбь при безветрии очень равномерна и отличается периодическими затуханиями колебаний. Графическое изображение зыби имеет примерно вид, показанный на рис. 96.

На мелководье и у берегов зыбь меняет свою форму из-за трения воды о дно и переходит в прибой, как показано на рис. 97.

Волнообразование может возникнуть в случае, если встречаются два течения или течение встречает на своем пути препятствия (например ветер). Тогда волнообразование не имеет вида правиль­ных волн, а возникает целый ряд очень коротких и крутых волн, идущих в разных направлениях и сталкивающихся между собой. Образуется так называемая „толчея".

Отсюда можно сделать заключение, что не во всех случаях направление волн совпадает с направлением ветра.