Тема 6.2. Хвилі на мілководді. Цунамі.
6.2.1. Деформація хвиль при їх переміщенні по мілководдю.
При надходженні хвиль до берега відбувається зміна їх структури і деформація. Зона деформації хвиль розпочинається з глибин, які складають менше половини довжини хвиль.
На деформацію хвиль впливає характер берегів та рельєф дна. Якщо хвилі підходять до крутого чи глибокого берега, то вони відбиваються від нього без деформації і повертаються в зворотному напрямку. При надходженні хвиль до мілкого берега відбувається процес руйнування хвиль. Процес відбувається через різке зниження швидкості хвиль в зоні малих глибин.
Через велике тертя об дно частинки води у впадині рухаються повільніше, ніж частинки на гребні хвилі. Гребінь починає доганяти впадину хвилі , яка іде попереду, - відбувається перекинення гребнів та їх руйнування. Перекинення хвиль відбувається на глибині, що дорівнює 1,3 їх висоті (якщо відсутні вітер і течія). При сильному нагонному вітрі і течії глибина перекинення збільшується до 2 h. Якщо перекинення гребенів і їх руйнування відбувається біля самого берега, то виникає прибій.
Якщо перекинення хвиль відбувається на деякому віддалені від берега над мілиною або над підводними рифами, то це явище називається буруном. Буруни супроводжуються шумом та піною, що сповіщає про наявність мілини.
Якщо хвилі підходять під кутом до вертикальної стінки, то виникає система гребенів, яка називається товчія. Висота викидів хвиль досягає 60 м, такі вдари вчиняють великі руйнування гідротехнічних споруд та скель.
6.2.2. Розрахунки елементів вітрових хвиль.
Розрахунки елементів хвиль можуть виконуватися з допомогою спеціальних діаграм.
Ю.М. Криловим, Г.В. Ржеплинським та іншими вченими одержані чисельні залежності елементів хвиль від швидкості вітру (W), довжини розгону (х), тривалості дії вітру (t). Перші дві залежності були отримані емпіричним методом на основі даних хвильографних спостережень, а останні шляхом вирішення рівняння балансу хвильової енергії. Це дало можливість скласти спеціальну таблицю (табл. 2.27 “Океанографічні таблиці”), в якій наведені середні висоти (h) і середні періоди (τ) хвиль, що виникають від дії вітру з визначеною швидкістю (Wм/с) при даній глибині моря і довжині. Для кожного значення розгону приведена тривалість дії вітру t год, необхідної для того, щоб хвилювання стало сталим.
6.2.3. Цунамі.
Цунамі – це хвилі, які виникають внаслідок підводних землетрусів або виверження вулканів. Не кожний землетрус супроводжується цунамі , в середньому один із ста сильних землетрусів викликають цунамі. Цунамі спостерігається в багатьох місцях Світового океану, але частіше – в західній частині Тихого океану.
Висота цунамі залежить від сили землетрусу, від рельєфу дна та берегів і досягає 10 м, рідше 15-20 м в вузьких бухтах та затоках. Максимальна висота зафіксована в 40 м.
В місцях народження цунамі має малу висоту і розповсюджується зі швидкістю
С
=
, ( 6.2.1.)
де С – швидкість розповсюдження цунамі, м/с;
Н – глибина, м;
З віддаленням хвилі цунамі висота їх зменшується , а довжина збільшується. Однак, при наближенні до берега, із-за взаємодії з дном висота різко збільшується, а довжина зменшується. Перед надходженням хвилі цунамі відбувається зниження рівня моря і прихід порівняно невеликих хвиль. Потім підходить одна велика хвиля, а за нею на протязі 1-2 годин ще декілька мілких хвиль. Довжина цунамі досягає більше 300 км, а швидкість 400-800 км/год. Наприклад: в 1883 р. відбулося виверження вулкану Кракатау на Зондській протоці. Хвиля досягла 35 м і загинуло 37 тис. людей.