10.3: Орбіти хвиль та орбітальна глибина

Last updated
Save as PDF

Page ID: 36960

Miracosta Oceanography 101
Miracosta)

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Хвильові орбіти та орбітальна глибина

Прохідні хвилі створюють кругову течію у воді. Це виявляється орбітоподібним рухом частинок у воді. Орбітальний рух хвилі найбільший на поверхні і зменшується з глибиною. Орбітальна глибина - це глибина, на яку можна відчути орбітальний рух хвильової енергії. Глибина орбіти дорівнює половині довжини хвилі. На поверхні моря діаметр орбіти дорівнює висоті хвилі. Зі збільшенням глибини може відчуватися менше енергії хвиль. Глибина орбіти - це глибина, де залишається нульова енергія хвилі. Наприклад, якщо хвиля на поверхні має висоту 4 метри і довжину хвилі 48 м, то глибина, де немає руху від хвилі, становить 48/2 або 24 метра.

Малюнок 10.6. Орбітальні коливання в глибоких і неглибоких хвиль.

Глибоководні хвилі та мілководні хвилі

Глибина води визначає характер хвильової поведінки.

Глибоководні хвилі - це хвилі, що проходять крізь воду більше половини її довжини хвилі. Глибоководні хвилі - це хвилі коливань. Хвиля коливання - це хвиля у відкритому океані, де рух у воді нижче проходить хвилі знаходиться у вертикальному круговому русі.
Мілководні хвилі - це хвилі, які взаємодіють з морським дном на глибині менше половини його довжини хвилі. Мілководні хвилі називаються хвилями переходу, оскільки вони змінюють характер у міру руху берегової нагороди і розсіюють свою енергію, взаємодіючи з морським дном на берег.

Малюнок 10.7. Хвилі коливань, вимикачі та хвилі переходу, що рухаються на пляж.

Тип завивки	Визначте	Орбіта	Швидкість
Глибоководна хвиля (хвиля коливань)	д > Л/2	Коло	Л/Т
Мілководді хвиля (хвиля переходу)	д < л/20	Еліптичний	√гд
Де... • L/2 до L/20 - перехідна хвиля • Швидкість мілководної хвилі залежить від глибини води • G = гравітаційна постійна 9,8 м/с ²

Вітрові хвилі змінюються в міру наближення до берега:

Коли хвиля наближається до мілководдя, вона починає трансформуватися, коли її орбітальна глибина стикається з морським дном (коли d < L/2).
Тертя, спричинене хвилями, що взаємодіють з морським дном, змушує хвилі сповільнюватися під час руху на березі.
Тертя морського дна починає сповільнювати дно хвилі; тоді як верхівка хвилі не сповільнюється так швидко.
Круговий рух всередині хвилі переривається і стає еліптичним.
Коли хвилі наближаються до пляжу, їх довжини хвиль (L) і швидкість зменшуються. Однак період (T) залишається незмінним. Скорочення довжини хвилі призводить до збільшення висоти хвилі, коли вона рухається на мілководді.
Хвиля розривається, коли глибина води (d) приблизно така ж, як висота хвилі (h). Там, де хвиля завивається на собі, називається брейкером.
Потім вимикачі перетворюються на бурхливий фронт, який називається серфінгом, який рухається на пляж.
Коли вмираюча хвиля біжить на пляжі, а потім відступає, це називається swash.


Малюнок 10.8. Хвилі переходу нарощуються, ламаються і стають серфінгом, перш ніж закінчити на пляжі як розгойдування.	Малюнок 10.9. Розбивна хвиля (з серфером в Пуерто-Ріко)