Презентация по физике Учитель: Касерес Марина Олеговна Выполнили: Груздева Диана Синькова Олеся 11 а кл Волны-убийцы

Волны-убийцы

Волна в океане может быть большой. Ее высота может достигать полукилометра, как произошло в 1958 г. на Аляске, когда мощный оползень в маленькой бухте произвел эффект падающего куска сахара в стакане. Возникшая волна просто захлестнула противоположный берег, смыв с него лесной покров и выбросив на берег стоявшие в бухте суда. Понятно, что схожую картину можно ожидать и от падения крупных астероидов, но подобные источники генерации волн являются экстраординарными и крайне редкими. Такие волны относятся к разряду цунами; не нужно заглядывать далеко в историю за примерами их разрушительного действия: достаточно вспомнить индонезийское цунами 2004 года. Волна в океане может быть большой. Ее высота может достигать полукилометра, как произошло в 1958 г. на Аляске, когда мощный оползень в маленькой бухте произвел эффект падающего куска сахара в стакане. Возникшая волна просто захлестнула противоположный берег, смыв с него лесной покров и выбросив на берег стоявшие в бухте суда. Понятно, что схожую картину можно ожидать и от падения крупных астероидов, но подобные источники генерации волн являются экстраординарными и крайне редкими. Такие волны относятся к разряду цунами; не нужно заглядывать далеко в историю за примерами их разрушительного действия: достаточно вспомнить индонезийское цунами 2004 года.

Существует большое количество менее экзотических по происхождению волн на поверхности Мирового океана, обусловленных действием гравитации, силой Кориолиса (следствие того, что точки разных широт на поверхности Земли имеют различные радиусы вращения), эффектами захвата неровностями дна и др. Волны, которые мы обычно наблюдаем на море, - гравитационные волны, возникшие под действием ветра. На больших дистанциях или в штормовых областях ветер создает наиболее интенсивные волны; потом они могут убегать из зоны генерации, несколько изменяясь из-за различного закона ослабления волн разной длины (такие волны называются зыбью). Существует большое количество менее экзотических по происхождению волн на поверхности Мирового океана, обусловленных действием гравитации, силой Кориолиса (следствие того, что точки разных широт на поверхности Земли имеют различные радиусы вращения), эффектами захвата неровностями дна и др. Волны, которые мы обычно наблюдаем на море, - гравитационные волны, возникшие под действием ветра. На больших дистанциях или в штормовых областях ветер создает наиболее интенсивные волны; потом они могут убегать из зоны генерации, несколько изменяясь из-за различного закона ослабления волн разной длины (такие волны называются зыбью).

Понятно, что волны высотой с современный дом должны были приводить в ужас мореплавателей в прошлом. Несмотря на стремительный рост размеров и мощности кораблей и морских сооружений, ветровые волны продолжают быть разрушительными, приводя к серьезным повреждениям судов, гибели людей, а иногда и кораблей целиком. Понятно, что волны высотой с современный дом должны были приводить в ужас мореплавателей в прошлом. Несмотря на стремительный рост размеров и мощности кораблей и морских сооружений, ветровые волны продолжают быть разрушительными, приводя к серьезным повреждениям судов, гибели людей, а иногда и кораблей целиком.

Аргументированно говорить о высоких волнах стало возможным, когда с помощью буев или стационарных высотомеров начали вести записи последовательных измерений смещения поверхности воды. Наиболее интересны случаи внезапного возникновения высоких волн, значительно превосходящих окружающие. Пример такой записи дан на рис.; она сделана у побережья Геленджика в Черном море и демонстрирует максимально известное нам усиление волны по отношению к среднему уровню [4]: A = H/Hs ~ 3,9. Аргументированно говорить о высоких волнах стало возможным, когда с помощью буев или стационарных высотомеров начали вести записи последовательных измерений смещения поверхности воды. Наиболее интересны случаи внезапного возникновения высоких волн, значительно превосходящих окружающие. Пример такой записи дан на рис.; она сделана у побережья Геленджика в Черном море и демонстрирует максимально известное нам усиление волны по отношению к среднему уровню [4]: A = H/Hs ~ 3,9.

Конечная цель исследований волн- убийц - определение их параметров и разработка методов прогноза. Для этого необходимо изучать их статистику в различных акваториях Мирового океана в зависимости от многочисленных географических факторов (батиметрии морского дна, очертаний береговой линии, течений, циклонов, ураганов). Важное место здесь принадлежит физике формирования волн-убийц. Поняв механизмы их зарождения, ученые смогли бы районировать Мировой океан по степени риска, а также определить условия, предшествующие появлению волн- убийц. Конечная цель исследований волн- убийц - определение их параметров и разработка методов прогноза. Для этого необходимо изучать их статистику в различных акваториях Мирового океана в зависимости от многочисленных географических факторов (батиметрии морского дна, очертаний береговой линии, течений, циклонов, ураганов). Важное место здесь принадлежит физике формирования волн-убийц. Поняв механизмы их зарождения, ученые смогли бы районировать Мировой океан по степени риска, а также определить условия, предшествующие появлению волн- убийц.

Влияние переменной батиметрии на распространение поверхностных волн превосходно демонстрирует фотография на рис. Скорость волн зависит от глубины, поэтому волны с более глубоких областей догоняют волны на мелководье, и волновой фронт вытягивается вдоль береговой линии. По той же причине образуются области схождения волн за обтекаемыми островами, что также хорошо заметно на рис. Искривление волнового фронта приводит к геометрической фокусировке волновой энергии; этот процесс может дополняться дисперсионной фокусировкой либо действовать независимо. Процесс дисперсионного сжатия с геометрической под фокусировкой может проходить еще резче, чем в одномерном случае, что понятно на качественном уровне. Влияние переменной батиметрии на распространение поверхностных волн превосходно демонстрирует фотография на рис. Скорость волн зависит от глубины, поэтому волны с более глубоких областей догоняют волны на мелководье, и волновой фронт вытягивается вдоль береговой линии. По той же причине образуются области схождения волн за обтекаемыми островами, что также хорошо заметно на рис. Искривление волнового фронта приводит к геометрической фокусировке волновой энергии; этот процесс может дополняться дисперсионной фокусировкой либо действовать независимо. Процесс дисперсионного сжатия с геометрической под фокусировкой может проходить еще резче, чем в одномерном случае, что понятно на качественном уровне.

cgr = dw/dk = 1/2 Цg/k + U. (5) Неоднородное течение U(x) здесь играет роль потенциальной ямы, вернее - наклонного барьера. В полномерном случае U(x, y) - это потенциальный овраг, в котором распространяются волны. Они не могут его покинуть, если склоны (перепад скорости течения) слишком высоки, и распространяются в среднем вдоль течения (явление захвата волн), а также могут обращаться вспять (блокировка волн течением).

Значительное усиление волны на встречном течении заметно в устьях рек, когда морская волна заходит вверх по течению реки. Существование областей схождения волн в результате действия течений, влияния переменной глубины, блокировки волн течениями повышает вероятность появления высоких волн в этих точках, хотя сами области фокусировки волновой энергии (каустики) могут случайно возникать и исчезать. Значительное усиление волны на встречном течении заметно в устьях рек, когда морская волна заходит вверх по течению реки. Существование областей схождения волн в результате действия течений, влияния переменной глубины, блокировки волн течениями повышает вероятность появления высоких волн в этих точках, хотя сами области фокусировки волновой энергии (каустики) могут случайно возникать и исчезать. Поскольку за формирование волн, систем разнонаправленных волн, модулированных волн ответственны атмосферные факторы, погодные закономерности напрямую связаны с созданием условий, благоприятных для появления волн-убийц, и должны изучаться.

Явление аномально высоких волн можно понимать шире; к нему можно отнести неожиданные заплески прибрежной зоны, которые не удается объяснить выходом волн цунами либо приходом штормовых волн. Такие процессы известны, и в настоящее время их связывают, в частности, с динамикой краевых волн, распространяющихся вдоль берега Явление аномально высоких волн можно понимать шире; к нему можно отнести неожиданные заплески прибрежной зоны, которые не удается объяснить выходом волн цунами либо приходом штормовых волн. Такие процессы известны, и в настоящее время их связывают, в частности, с динамикой краевых волн, распространяющихся вдоль берега

Недавние случаи неожиданных столкновений высоких волн с крупными лайнерами и нефтяными платформами привлекли к проблеме дополнительное внимание. К сожалению, публикации в широкой прессе наряду со свежей информацией содержат много неточностей, а то и просто неверных данных. Но проблема продолжает свое развитие и стимулирует исследования в смежных областях. Недавние случаи неожиданных столкновений высоких волн с крупными лайнерами и нефтяными платформами привлекли к проблеме дополнительное внимание. К сожалению, публикации в широкой прессе наряду со свежей информацией содержат много неточностей, а то и просто неверных данных. Но проблема продолжает свое развитие и стимулирует исследования в смежных областях.