Valul mării

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Wave .
Un val de mare

Valul marin este un termen folosit pentru a defini un caz particular de val fizic în care suprafața apei unui bazin mare, cum ar fi marea, este pusă în mișcare (de unde și numele). Acesta este un caz particular de unde gravitaționale , adică unde care se propagă la interfața a două fluide cu densități diferite (în acest caz apă și aer).

Formare

Un val mare de mare în timpul unei furtuni din Bonassola .

Una dintre principalele cauze ale valurilor mării este acțiunea vântului , dar, în general, acestea depind de circulația atmosferică , prin urmare legate și de presiunea și temperatura atât a aerului, cât și a apei. Vânturile pot fi resimțite, în larg, până la o adâncime maximă de 150 de metri. În acest caz, unda se formează deoarece vântul împinge stratul de apă de suprafață, către care transferă o parte din energia și impulsul său cinetic și își mărește viteza față de stratul de apă subiacent; datorită fricțiunii vâscoase, fiecare strat de apă cu viteză diferită tinde să tragă stratul subiacent mai lent și în același timp să încetinească, din care se înțelege că, dacă nu sunt alimentate continuu sau nu întâmpină mai întâi un obstacol, valurile sunt destinate dizolvării sau disipării pe un interval de timp finit.

Fricțiunea dintre vânt și suprafața apei determină mișcarea particulelor de suprafață într-o mișcare circulatorie : unda produsă nu este perfect transversală sau longitudinală , ci își asumă o formă de undă și o propagare „mixtă” între cele două. Uneori, marea sau oceanul pare să fie mișcat de valurile de la suprafață chiar și în absența vântului: acest lucru se întâmplă pur și simplu deoarece mișcarea undelor observate este o mișcare de undă „reziduală” care se produce în alte zone ale oceanului sau mării unde este simțită. acțiunea vânturilor care generează valuri în propagarea ulterioară. Valul se datorează energiei pe care vântul o imprimă asupra apei.

Alte cauze

Valuri generate de vântul de vest

Valurile mării sunt formate și din curenți marini care determină circulația apei în mări datorită temperaturii și salinității diferite a apei. Curenții marini pot avea mișcări orizontale și verticale (valuri).

Valurile mării se pot forma și din cauza unor evenimente neobișnuite, cum ar fi cutremurele care creează valuri numite tsunami sau tsunami . Tsunami-urile pot fi generate atât de cutremure submarine, cât și de erupții vulcanice sau alunecări de teren submarine.

Chiar și detașarea gheții din fața ghețarilor care se termină în mare poate genera în unele cazuri valuri de dimensiuni considerabile. Tipice acestui fenomen sunt, de exemplu, ghețarii din Antarctica în timpul sezonului estival .

Dimensiuni

Mărimea valurilor depinde foarte mult de lățimea bazinului de apă în care sunt formate și de energia sursei care le-a generat. În condiții normale, în larg, poate atinge 7 sau 8 metri în înălțime în Marea Mediterană [1] și 18 metri în înălțime în Oceanul Atlantic și Pacific . Cu toate acestea, atunci când o undă întâmpină un obstacol, aceasta se poate ridica și poate atinge înălțimi considerabile; cele mai înalte valuri formate în acest fel pot fi văzute în furtunile de sud-vest ale Capului Bunei Speranțe . Cele mai mari dimensiuni sunt atinse tocmai în emisfera sudică în acele zone ale oceanului la latitudini medii-înalte în care, în absența pământului și a continentelor și, prin urmare, a fricțiunii, vânturile oceanului occidental suflă constant și netulburat (cunoscutul „răcnet de 40 ° „și„ țipătul de 50 ° ”).

Mai mult, au fost observate valuri particulare numite valuri anormale , înalte de 25 până la 30 de metri, dintre care nici cauzele și nici originea nu sunt cunoscute cu precizie și, mai ales, cu caracteristici de imprevizibilitate.

Descrierea matematică

Deși valurile mării pot fi considerate unul dintre cele mai frecvente exemple de unde, descrierea lor matematică se dovedește a fi mult mai complicată decât cea a altor fenomene de undă (cum ar fi undele electromagnetice , cel puțin în vid), fiind deseori necesare aproximări. Una dintre cele mai cunoscute este cea a lui Boussinesq , valabilă pentru valuri suficient de lungi (adică având o lungime de undă semnificativ mai mare decât adâncimea apei), ceea ce duce la ecuația cu același nume (de la care cea a lui Korteweg-de Vries poate apoi să fie derivat). Dacă amplitudinea undei poate fi văzută ca o perturbație infinitesimală a suprafeței, atunci se poate utiliza teoria liniară. În general, însă, multe caracteristici ale valurilor marine necesită descrierea unor ecuații neliniare.

Planul undei sinusoidale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: teoria liniară a mișcării undelor .
Valul unui tsunami într-un tipar de Hokusai ( 1823 - 1829 ).
Decor de val în Palazzo Roncale venețian, Rovigo

Un val de mare plan, descris matematic de o sinusoidă dacă luăm în considerare aproximarea liniară, se caracterizează prin:

  • lățimea "a" = distanța dintre suprafața liberă și nivelul netulburat
  • creastă: cel mai înalt punct al valului
  • gol și burta: punctul cel mai de jos al valului
  • înălțimea "H" = distanța verticală între creastă și cablu
  • lungimea "L" = distanța orizontală între două creste sau cabluri consecutive
  • perioada "T" = interval de timp în secunde necesar pentru ca o creastă să parcurgă o distanță egală cu lungimea de undă
  • Viteza „V” = L / T

Valurile se disting în:

  • gratuite: se propagă exclusiv datorită mediului înconjurător
  • forțat: acolo unde există o cauză interesantă a fenomenului
  • de "oscilație": dacă există un transport de energie , impuls dar nu neapărat de masă ; acestea sunt împărțite în unde „progresive”, dacă se propagă de-a lungul unei direcții, și „staționare”, dacă liniile de fază nu se mișcă în spațiu pe măsură ce timpul variază
  • de „traducere”: dacă există și un transport de masă în direcția de propagare, tipic pentru întrerupătoare sau unde generate de fenomene impulsive
  • scurt: pentru lungimi de până la sute de metri, cu perioade de până la 30 de ani
  • lung: valuri care își măresc progresiv lungimea pe măsură ce călătoresc dincolo de zona de formare.
  • valuri de maree: pentru lungimi de mii de km cu perioade de până la peste 24 de ore din cauza mareelor ​​sau furtunilor

Cea mai simplă teorie pentru studiul fenomenului undelor este oferită de teoria liniară care consideră fluidul perfect (non-vâscos), forțele conservatoare și fluxul irotațional .

Pe baza caracteristicilor cinematice ale mișcării lor, valurile mării se disting în cele din urmă în

  • valuri de apă adâncă, corespunzătoare adâncimilor mai mare decât jumătatea lungimii undei . Pentru astfel de unde se mențin următoarele relații între valorile lungimii (în metri), punct (în secunde) și viteză în metri pe secundă) din mișcarea lor
  • valuri de apă puțin adâncă, pentru adâncimi mai mici de jumătate de lungime de undă, adică lângă coastă . Pentru aceste valuri viteza depinde doar de adâncimea fundului mării în funcție de relația aproximativă

Dărâma

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Strivire (val) .

Toate valurile mării care se apropie de linia de coastă interacționează cu creșterea fundului mării apar în majoritatea cazurilor în fenomenul de rupere . Ridicarea fundului mării determină că, prin frecare, valurile își reduc viteza în partea inferioară și văd spațiul de acțiune redus. O parte din energia undei este astfel transformată, provocând o creștere a înălțimii dincolo de măsura în care structura undei în sine este instabilă, determinând prăbușirea acesteia prin gravitație. În timpul spargerii valului, o masă de apă alunecă prin gravitație asupra sa, determinând avansarea acesteia în spațiu. În general, putem spune că fenomenul este determinat de creșterea înălțimii valurilor peste o șeptime din lungimea sa și din acest motiv, în aceste condiții, apare și în larg. Spargerea valului, împreună cu valul de maree și valurile de origine tectonică, reprezintă singurele cazuri de deplasare a maselor de apă în direcția undei și nu de oscilații inerțiale. Ruptura este fenomenul care disipa mai ales energia.

Efecte

Valurile au două efecte asupra coastelor : acțiunea lor violentă erodează țărmul pe care l-au lovit, în special în timpul valurilor de furtună; în alte locuri unde acțiunea lor este mai blândă, pot transporta sedimente făcând coasta să avanseze spre mare.

Când valurile formate într-un bazin de mare sau lac ajung la coastă, datorită interacțiunii cu fundul mării mișcarea trece de la oscilator la translator, dând naștere deplasării maselor de apă spre coastă. Acest fenomen se află la originea majorității curenților costieri [ fără sursă ] , care la rândul lor pot provoca fenomene de eroziune și sedimentare .

Furtuni și maree

Când se întâlnesc doi curenți de aer rece și cald, se pot forma vârtejuri de aer și apă, care în funcție de mărimea și viteza lor se numesc cu nume diferite: uragan , taifun , ciclon , trompetă de mare .

Luna exercită o atracție puternică asupra maselor de apă (într-o măsură mult mai mică, aceeași atracție este efectuată și asupra scoarței terestre ). Această atracție generează mișcări superficiale, și anume mareele .

Energia valurilor

Energia pe care o are mișcarea undei este descrisă ca densitate de energie E compusă atât dintr-o contribuție de energie cinetică, cât și una de energie potențială, care depind în principal de înălțimea variabilă a undei:

Unde este:

  • Și c este contribuția energiei cinetice
  • E p este contribuția energiei potențiale
  • ρ este densitatea apei de mare
  • g este forța gravitației
  • H este înălțimea valului

Presupunând absența disipării, putem scrie fluxul de energie în direcția "x" pe unitate de lungime a creastei în direcția z, între -h și η:

Cu c g viteza grupului.

Generarea energiei valurilor

Energia mișcării valurilor , precum și energia mareelor , pot fi exploatate în scopuri energetice pentru producerea de energie electrică prin generatoare speciale, reprezentând o sursă de energie alternativă și regenerabilă .

Notă

  1. ^ Wave upon wave: descoperirea valurilor , pe www.focus.it . Adus la 30 decembrie 2018 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 22711 · LCCN (EN) sh85093908 · GND (DE) 4136091-6 · BNF (FR) cb11944606c (data) · NDL (EN, JA) 00.568.014