10.3: Хвилі на березі
- Page ID
- 36969
Більшість хвиль, розглянутих в попередньому розділі, стосувалися глибоководних хвиль у відкритому океані. Але що відбувається, коли ці хвилі рухаються до берега і стикаються з мілководдям? Пам'ятайте, що в глибокій воді швидкість хвилі залежить від її довжини хвилі, але на мілководді швидкість хвилі залежить від глибини (розділ 10.1). Коли хвилі наближаються до берега, вони будуть «торкатися дна» на глибині, рівній половині їх довжини хвилі; іншими словами, коли глибина води дорівнює глибині хвильового підстави (рис.\(\PageIndex{1}\)). У цей момент на їх поведінку почне впливати дно.
Коли хвиля торкається дна, тертя змушує хвилю сповільнюватися. Коли одна хвиля сповільнюється, та, що знаходиться за нею, наздоганяє її, тим самим зменшуючи довжину хвилі. Однак хвиля все ще містить однакову кількість енергії, тому, поки довжина хвилі зменшується, висота хвилі збільшується. Зрештою висота хвилі перевищує 1/7 довжини хвилі, і хвиля стає нестабільною і утворює вимикач. Часто вимикачі почнуть скручуватися вперед, коли вони ламаються. Це пояснюється тим, що дно хвилі починає сповільнюватися перед вершиною хвилі, оскільки це перша частина, яка стикається з морським дном. Так гребінь хвилі стає «попереду» решти хвилі, але не має води під нею, щоб підтримати її (рис.\(\PageIndex{1}\)).
Існує три основних типи вимикачів: розливні, занурювальні та відривні. Вони пов'язані з крутизною дна, і з тим, як швидко хвиля сповільниться і її енергія буде розсіюватися.
- Розливаються вимикачі утворюються на пологих або більш плоських пляжах, де енергія хвилі розсіюється поступово. Хвиля повільно збільшується у висоту, потім повільно руйнується на себе (рис.\(\PageIndex{2}\)). Для серфінгістів ці хвилі забезпечують більш тривалу їзду, але вони менш захоплюючі.
- Занурювальні вимикачі утворюються на більш крутопологих берегах, де відбувається раптове уповільнення хвилі і хвиля дуже швидко стає вище. Гребінь випереджає решту хвилі, закручується вперед і ламається при раптовій втраті енергії (рис.\(\PageIndex{3}\)). Це «трубопровідні» хвилі, які шукають серфери.
- На найкрутіших берегових лініях утворюються буржучі вимикачі. Енергія хвилі стискається дуже раптово прямо біля берегової лінії, і хвиля виривається прямо на пляж (рис.\(\PageIndex{4}\)). Ці хвилі дають занадто коротку (і потенційно болючу) їзду для серферів, щоб насолоджуватися.
Хвиля заломлення
Набряки можуть генеруватися в будь-якому місці океану і тому можуть прибути на пляж практично з будь-якого напрямку. Але якщо ви коли-небудь стояли біля берега, то напевно помічали, що хвилі зазвичай підходять до берега кілька паралельно узбережжю. Це відбувається через заломлення хвилі. Якщо хвильовий фронт наближається до берега під кутом, кінець хвильового фронту найближчого до берега торкнеться дна раніше, ніж решта хвилі. Це призведе до того, що менша частина хвилі сповільниться спочатку, тоді як решта хвилі, яка все ще знаходиться в більш глибокій воді, продовжить свою регулярну швидкість. Оскільки все більше і більше хвильового фронту стикається з меншою водою і сповільнюється, хвильовий шрифт заломлюється, і хвилі, як правило, вирівнюються майже паралельно берегової лінії (вони заломлюються до області повільнішої швидкості). Як ми побачимо в розділі 13.2, той факт, що хвилі не приходять ідеально паралельно пляжу, викликає прибережні течії та береговий транспорт, які йдуть паралельно березі.
Заломлення також може пояснити, чому хвилі, як правило, більші від точок і мисів, і менші в бухтах. Хвиля фронт наближається до берега торкнеться дна від точки, перш ніж вона торкнеться дна в бухті. Знову ж таки, менша частина хвильового фронту сповільниться, і змусить решту хвильового фронту заломлюватися до більш повільної області (точки). Тепер вся початкова хвильова енергія зосереджена на відносно невеликій ділянці від точки, створюючи великі хвилі високої енергії (рис.\(\PageIndex{6}\)). У бухті заломлення призвело до того, що хвильові фронти заломлюються один від одного, розсіюючи енергію хвиль, і призвело до спокійнішої води та менших хвиль. Це робить великі хвилі «точкового розриву» ідеальними для серфінгу, тоді як вода спокійніша в бухті, де люди запускають човен. Ця різниця в енергії хвиль також пояснює, чому існує чиста ерозія на точках, тоді як пісок та опади осідають у бухтах (див. Розділ 13.3).
