Какой высоты бывают волны океане. Какие волны бывают в океане? Самая высокая волна

Волны-убийцы или Блуждающие волны, волны-монстры - гигантские одиночные волны высотой 20-30 метров, иногда и больше возникающие в океане и обладающие нехарактерным для морских волн поведением.
Волны убийцы имеют отличную от цунами природу возникновения и долгое время считались вымыслом.

Однако в рамках проекта MaxWave («Максимальная волна»), который предусматривал мониторинг поверхности мирового океана с помощью радарных спутников ERS-1 и ERS-2 Европейского космического агентства (ESA), зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 25 метров.

Это заставило научную общественность пересмотреть свои взгляды, и несмотря на невозможность математического моделирования процесса возникновения таких волн, признать факт их существования.

1 Волнами-убийцами считаются волны, высота которых более чем в два раза превышает значимую высоту волн.

Значимая высота волн рассчитывается для заданного периода в заданном регионе. Для этого отбирается треть всех зафиксированных волн, имеющих наибольшую высоту, и находится их средняя высота.

2 Первым надежным инструментальным свидетельством появления волны-убийцы считаются показания приборов на нефтяной платформе «Дропнер», расположенной в Северном море.

Первого января 1995 года при значимой высоте волн 12 метров (что немало, но вполне обычно) вдруг возникла 26-метровая волна, обрушившаяся на платформу. Характер повреждений оборудования соответствовал указанной высоте волны.

3 Волны-убийцы могут появляться без известных причин при слабом ветре и относительно небольшом волнении, достигая 30 метровой высоты.

Это смертельная угроза даже для самых современных кораблей: поверхность, на которую обрушивается гигантская волна, может испытывать давление до 100 тонн на квадратный метр.

4 Наиболее вероятными зонами образования волн в этом случае называются зоны морских течений , так как в них волнения, вызванные неоднородностью течения и неровностями дна, наиболее постоянны и интенсивны. Интересно, что такие волны могут быть как гребнями, так и впадинами, что подтверждается очевидцами. Дальнейшее исследование привлекает эффекты нелинейности в ветровых волнах, способные приводить к образованию небольших групп волн (пакетов) или отдельных волн (солитонов), способных проходить большие расстояния без значительного изменения своей структуры. Подобные пакеты также неоднократно наблюдались на практике. Характерными особенностями таких групп волн, подтверждающими данную теорию, является то, что они движутся независимо от прочего волнения и имеют небольшую ширину (менее 1 км), причем высоты резко спадают по краям.

Некоторые ученые предполагают, что за период с 1968 по 1994 год волны-убийцы погубили 22 супертанкера (а погубить супертанкер очень непросто). Эксперты, однако, расходятся в оценках причин многих кораблекрушений: неизвестно, участвовали ли в них волны-убийцы.

6 В 1980 году с волной-убийцей столкнулся российский танкер «Таганрогский залив «. Описание из книги И. Лавренова. «Математическое моделирование ветровых волн в пространственно-неоднородном океане», цит. по статье E. Пелиновского и А. Слюняева. Волнение моря после 12 ч тоже несколько уменьшилось и не превышало 6 баллов. Ход судна был сбавлен до самого малого, оно слушалось руля и хорошо «отыгрывалось» на волне. Бак и палуба водой не заливались. Неожиданно в 13 ч 01 мин носовая часть судна несколько опустилась, и вдруг у самого форштевня под углом 10-15 градусов к курсу судна был замечен гребень одиночной волны, которая возвышалась на 4-5 м над баком (фальшборт бака отстоял от уровня воды на 11 м). Гребень мгновенно обрушился на бак и накрыл работающих там матросов (один из них погиб). Матросы рассказывали, что судно как бы плавно пошло вниз, скользя по волне, и «зарылось» в вертикальный срез ее фронтальной части. Никто удара не ощутил, волна плавно перекатилась через бак судна, накрыв его слоем воды толщиной более 2 м. Ни вправо, ни влево продолжения волны не было.

7 Анализ данных радаров нефтяной платформы Гома в Северном море показал , что за 12 лет в доступном поле обозрения было зафиксировано 466 волн-убийц.

В то время как теоретические расчеты показывали, что в этом регионе появление волны-убийцы могло бы происходить примерно раз в десять тысяч лет.

8 Обычно волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты .

Перед ней движется впадина глубиной несколько метров — «дыра в море». Высота волны обычно указывается именно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему виду «волны-убийцы» делятся на три основных типа: «белая стена», «три сестры» (группа из трех волн), одиночная волна («одиночная башня»).

9 По мнению некоторых экспертов, волны-убийцы опасны даже для низко летающих над морем вертолетов: в первую очередь, спасательных.

Несмотря на кажущуюся маловероятность такого события, авторы гипотезы считают, что ее нельзя исключать и что как минимум два случая гибели спасательных вертолетов похожи на результат удара гигантской волны.

10 В фильме «Посейдон» 2006 года, жертвой волны-убийцы стал пассажирский лайнер «Посейдон» , идущий в Атлантическом океане в новогоднюю ночь.

Волной корабль перевернуло килем вверх, и через несколько часов он затонул.

По материалам:

Видео по теме «Волны убийцы»:

Вспоминаем: Почему на море бывают волны? Что вы читали о действии волн на морские берега?

Ключевые слова: морские волны, цунами.

1. Морские волны. Воды Мирового океана находятся в непрерывном движении и перемешивании.

* Движение вод Мирового океана может быть колебательным (волны) и поступательным (течения). Даже слабый ветер вызывает на поверхности воды волны. При колебательных движениях частицы воды в горизонтальном направлении не передвигаются. В этом легко убедиться, если понаблюдать за поплавком на волнах. Поплавок лишь поднимается и опускается, но не перемещается в горизонтальном направлении.

Одна из главных причин движения воды - ветер. Стоит подняться ветру, даже слабому, и побежали по морю волны. Усилится ветер, и сразу на волнах появляются белые пенистые гребешки. Их называют «барашками». Значит, волны уже более 3 баллов. Катятся волны, и кажется, что морская вода движется к берегу. Нет, вода не движется, это лишь волны бегут по поверхности моря. Вода в волнах опускается и поднимается, не перемешиваясь в горизонтальном направлении (рис. 96).

Рис. 96. Волны и их элементы.

* Ветер воздействует на поверхность воды и выводит ее частицы из состояния равновесия. Волнение устанавливается при скорости ветра более 1 м/с и охватывает только верхнюю толщу воды.

Морское волнение оценивается по 9-балльной шкале. Баллы определяются на глаз, по состоянию водной поверхности. Волнение от 1 балла до 3 - слабое, от 4 до 5 - умеренное, от 6 до 7 - сильное, от 8 до 9 - исключительное (см. табл. 3 в Приложении 1).

Волны активно разрушают береговую сушу, обкатывают и стирают обломочный материал, распределяют его по подводному склону. При приближении к берегу скорость нижней части волны уменьшается, высота и крутизна волн возрастают, их гребни опрокидываются. Возникает прибой у берега и бурун на отмелях, подводных и надводных поднятиях (рис. 97).

Рис. 97. Прибой.

Волны бывают высотой до 20 м и более. Это сравнимо с высотой пятиэтажного дома. Они обладают огромной разрушительной силой. Встречаются обломки скал массой до 15т, выброшенные на берег. Известны случаи опрокидывания каменных глыб весом 250 т. Чтобы защитить суда, стоящие в морских портах, от разрушительной силы волн, порты ограждают волнорезами, сделанными из особо прочных железобетонных плит.

* Наибольшей высоты волны достигают в умеренных широтах, особенно в Южном полушарии, где океан занимает наибольшее пространство, ветры сильные и постоянные. Здесь наблюдаются волны высотой до 20 - 30 м. Средние же высоты волн при умеренных ветрах 1 - 3, при значительных - 6 - 10 м. Самое малое волнение отмечается в экваториальных широтах, в полосе безветрия и слабых ветров. В тропических широтах господствуют постоянные ветры, поэтому водная поверхность почти всегда находится в неспокойном состоянии, но преобладает умеренное волнение. В морях волны меньше, чем в открытом океане, их высота не более 3 м.

2. Цунами. Причиной возникновения волн в океане, кроме ветра, бывают движения земной коры. Волны, вызываемые сильными подводными землетрясениями, реже извержениями подводных вулканов называются ц у н а м и (рис. 98). Они распространяются с большой скоростью (400 - 800 км/ч). Это скорость реактивного самолета.

Цунами - слово японское ("цу" - бухта, "нами" – волна). Следовательно, цунами – волна, заливающая бухту. Такое название эти волны получили потому, что в открытом океане высота их незначительная (2 - 5 м), там они мало заметны и не опасны. У берегов же высота волн сильно возрастает (до 15 и даже 40 м). Обрушиваясь на берег, волны разрушают постройки, разбивают суда, а отступая, уносят в океан все, что встречают на своем пути. Теперь во всех опасных районах действует специальная служба, которая быстро оповещает население о грозящей опасности.

1. Под воздействием каких сил возникают морские волны? 2. Что является причиной возникновения цунами? 3. Какое воздействие цунами оказывают на побережье?

Элементы морских волн , возникающих под действием ветра в океанах и морях, зависят не только от силы ветра, но и от продолжительности его действия, длины разгона и рельефа дна. Поэтому ветер одной и той же силы при различных конкретных условиях может вызывать различные волны. Наблюдаемые максимальные высоты волн в океанах значительно больше, чем в морях.

Ветровые волны высотой около 18 м наблюдались в Атлантическом океане при ветре 10-11 баллов и около 21 м при ветре 12 баллов.

Высоту волны 21 м наблюдали в Тихом океане во время продолжительного шторма ураганной силы.

В антарктических водах с дизель-электрохода «Обь» в 1958 году была измерена инструментально высота волны 24.5 м.

Наибольшая по высоте ветровая волна - 34 м была зафиксирована в Тихом океане.

Но такие высокие ветровые волны встречаются довольно редко. Так, для возникновения волны высотой 23 м необходимо, чтобы ветер со скоростью не менее 27 м/сек действовал, не меняя существенно своей скорости и направления, в течение 2-х суток на расстоянии 1200 морских миль (2200 км).

Решающее влияние на бурность моря оказывают:

ограниченность акватории и степень расчлененности моря на отдельные бассейны, что препятствует росту и распространению ветровых волн;

рельеф дна;

возможность проникновения в данное море волн из соседних морей или океанов;

развитие в море ледяного покрова;

интенсивность, устойчивость и направление штормовых ветров, что связано с характером циклонической деятельности над морем.

Повторяемость волн высотой 6 м и более составляет 17-20% в наиболее бурных, штормовых акваториях океанов. В тропических зонах повторяемость таких волн не более 3-5%. На морях волны высотой 6 м и более встречаются достаточно редко. Но в Северном, Норвежском, Беринговом, Охотском морях средняя многолетняя повторяемость волн высотой 6 м и более составляет около 8%.

Наибольшая наблюденная высота ветровых волн в Черном море составляла 9 м.

Особо выделяется акватория Южного океана. Южнее 40 о ю.ш. повторяемость волн высотой более 3 м во все сезоны года не меньше 40%. Это известные «ревущие сороковые» широты .

Максимальные штормовые волны могут достигать длины около 400 м и, следовательно, распространяться до значительных глубин. Если принять в соответствии с трохоидальной теорией волн, что высота волны с глубиной уменьшается по экспоненциальному закону, нетрудно вычислить, что при высоте волны на поверхности 15 м на глубине 150 м высота волны будет 0.7 м, на глубине 100 м – 1.9 м, а на глубине 30 м – 7 м.

Географическое распределение волн в различных районах Мирового океана по сезонам (месяцам) дается в специальных пособиях.

2. Приливы в Мировом океане

Приливы – это сердцебиение океана, пульс, ощущаемый во всем мире.

Альберт Дефант

немецкий океанограф

2.1. Понятие о приливах

Приливами (приливными колебаниями уровня) в Мировом океане называются динамические и физико-химические процессы в водах морей и океанов, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца.

Приливы наблюдаются не только в водной оболочке Земли. Установлены приливные деформации твердого тела Земли и приливные колебания атмосферного давления. Действие приливов сказывается в изменениях некоторых характеристик высоких слоев атмосферы и глубинных слоев океанов. С приливами в атмосфере и гидросфере связаны также электромагнитные явления.

История приливов начинается на самой ранней стадии развития Вселенной. Поскольку взаимное притяжение тел в пространстве - закон Вселенной, то приливы, должно быть, действовали на других планетах еще до того, как образовалась Земля, потому что приливообразующие силы возникли уже тогда в скоплениях звезд.

На Земле приливы существовали задолго до того, как появились океаны. И даже до того, как образовалась Луна, которая отчасти управляет ими. Притяжение Солнца порождало огромные приливы на поверхности Земли еще в те времена, когда она представляла собой расплавленную массу. Согласно одной из теорий даже образование Луны связывается с отрывом от Земли в результате сильного прилива части расплавленной массы.

В начале своего космического путешествия Луна была намного ближе к Земле, чем теперь. И в то время, когда земные испарения, сконденсировавшись во влагу, образовали океаны, приливы, порождаемые Луной, достигали огромной высоты. Они обрушивались на острова - континенты, меняя их очертания и вымывая из твердых земных пород соль и другие химические вещества, которые теперь содержатся в морской воде.

По мере того как Луна отдалялась от Земли, приливы слабели и, наконец, стали такими, какими мы наблюдаем их сегодня. Но и теперь они испытывают заметные колебания. Каждые несколько столетий расположение Луны, Земли и Солнца относительно друг друга повторяется, что обуславливает длительные приливные циклы: около 550 года н. э. приливы были минимальны, в 1400 году они достигли максимума, а следующий минимум ожидается примерно в 2400 году.

В наши дни, по мере того как Луна неуклонно отдаляется от Земли, приливы продолжают незаметно ослабевать. Одновременно приливное трение замедляет вращение Земли, вследствие чего с каждым столетием земные сутки удлиняются на доли секунды. Так будет продолжаться и дальше, и через многие миллионы лет лунные приливы исчезнут вовсе.

Кроме космических сил притяжения между Землей, Луной и Солнцем существенное влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия моря или океана, очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т.д. Если бы океан покрывал Землю сплошь слоем одинаковой глубины, приливы на одной и той же широте были бы одинаковыми и зависели бы только от приливообразующих сил Луны и Солнца. Однако приливные колебания уровня на одной и той же широте меняются в весьма широких пределах. В одних районах, как, например, в заливе Фанди (Канада), приливные колебания уровня достигают 16 м, по расчетным - 18 м, а в других - Балтийском море, расположенном на той же широте, они практически отсутствуют.

Приливные явления представляют собой волновое движение. Под действием периодической приливообразующей силы в океане возникает сложная волна, имеющая период, соответствующий периоду силы, но отличную от нее амплитуду и фазу. Частицы воды в приливной волне движутся по орбитам, имеющим форму эллипса, с осью очень сильно вытянутой по горизонтали. Движение частиц по их орбитам наблюдатель воспринимает как периодические колебания уровня и течений.

В отличие от других видов волн в Мировом океане, приливные волны являются регулярными и выражены чрезвычайно ярко. В прибрежных районах приливные колебания в 5-6 м - не редкость. Вблизи берегов наблюдаются также сильные приливные течения. В узкостях они достигают скорости 5-10 и даже 12 миль в час. С удалением от берегов приливные колебания уровня и течения уменьшаются. Независимо от этого, они все же оказывают существенное влияние на состояние вод всего Мирового океана, так как длинные приливные волны охватывают всю водную толщу.

ВОЛНЫ В ОКЕАНЕ, возмущения физических параметров океана (плотности, давления, скорости, положения морской поверхности и др.) относительно некоторого среднего состояния, способные распространяться от места их возникновения или колебаться внутри ограниченной области. В физических задачах волновые движения в океане принято классифицировать по типу сил, ответственных за их возникновение и распространение. Выделяют пять основных типов волн в океане: акустические (звуковые), капиллярные, гравитационные, гироскопические (инерционные) и планетарные.

Акустические волны распространяются в океане благодаря сжимаемости воды. Скорость распространения волн (скорость звука) зависит от состояния воды (температуры, солёности), глубины океана и изменяется в пределах 1450-1540 м/с. Высокочастотные акустические волны (с частотами от единиц до десятков кГц) используются для гидроакустической связи и подводной локации, включающей в себя измерение глубин, определение параметров морской среды (в частности, измерение скоростей морских течений на основе эффекта Доплера), локацию скоплений морских животных, подводных судов и тому подобное. С эффектом подводного звукового канала связано явление сверхдальнего распространения звука, позволяющее использовать низкочастотные звуковые волны для дальней гидроакустической локации и диагностики крупномасштабной изменчивости океанской среды.

Капиллярные волны связаны с силой поверхностного натяжения воды, которая является преобладающей для достаточно коротких поверхностных волн. Характерная длина таких волн определяется отношением коэффициента поверхностного натяжения к ускорению свободного падения и составляет для чистой воды 1,73 см. Эти волны играют важную роль во взаимодействии океана и атмосферы, существенно влияя на тепло- и газообмен. Различные процессы в приповерхностном слое океана (течения, ветер, загрязнение морской поверхности) сильно изменяют поле капиллярных волн, а следовательно, и отражательные характеристики морской поверхности. Это явление широко используется при дистанционном зондировании океана: в задачах альтиметрии (определение формы поверхности океана со спутников), в задачах диагностики состояния морской поверхности (выяснение наличия и характера загрязнений, измерение характеристик приповерхностных течений, ветрового волнения и др.).

К поверхностным гравитационным волнам (смотри Волны на поверхности жидкости) относятся, прежде всего, ветровые волны, длины которых лежат в диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров, а амплитуды могут превышать 20 м. Существующие модели прогноза ветровых волн позволяют с высокой точностью предсказывать средние характеристики волнения (период, амплитуду), но не дают возможности прогнозировать редкие экстремальные события, например «волны-убийцы». Амплитуда таких волн более чем в четыре раза превышает среднюю амплитуду волнения, причём довольно часто «волны-убийцы» имеют вид ямы, а не гребня. Данное явление представляет серьёзную опасность для судоходства и морского строительства. Поверхностные гравитационные волны могут возбуждаться не только ветром, но и другими внешними воздействиями (землетрясениями, над- и подводными оползнями и др.). Изредка такие воздействия приводят к возникновению цунами, которые способны производить катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Важный случай гравитационных волн - приливные волны (смотри Приливы и отливы), возникающие вследствие периодического изменения притяжения Луны и Солнца в данной точке Земли, что приводит к периодическому (как правило, два раза в сутки) изменению уровня моря.

Внутренние гравитационные волны (смотри Внутренние волны) развиваются в толще океана благодаря её вертикальной стратификации (зависимости плотности воды от глубины). Характерная частота таких волн, так называемая частота плавучести или частота Брента - Вяйсяля, изменяется в очень широких пределах (от десятков секунд до десятков часов). Длины внутренних волн могут составлять от нескольких метров до сотен километров. Эти волны играют важную роль в вертикальном перемешивании вод и динамике крупномасштабных течений, существенно влияют на распространение звуковых волн в океане. Внутренние гравитационные волны могут представлять серьёзную опасность для подводного судоходства в областях их интенсивной генерации, вызванной особенностями рельефа, крупномасштабными течениями и тому подобное.

Гироскопические волны (инерционные волны) обусловлены силой Кориолиса. Минимальный период этих волн определяется географической широтой φ места и равен 12ч/sin φ, то есть составляет половину суток на полюсе и стремится к бесконечности на экваторе. В открытом море инерционные волны проявляются как инерционные колебания - почти не распространяющиеся в пространстве периодические колебания горизонтальной скорости течения, легко возбуждаемые ветром. Поскольку океан сильно стратифицирован по глубине, в нём чаще всего наблюдаются волны смешанного типа - гравитационно-гироскопические, в которых существенны вертикальные движения воды. Такие волны способны значительно влиять на вертикальное перемешивание верхнего слоя океана.

Планетарные волны (Россби волны) создаются изменчивостью параметра Кориолиса по широте, что приводит к возникновению возвращающей силы для движений, имеющих восточную составляющую. Характерный масштаб этих волн, так называемый масштаб Россби, может составлять сотни километров. С волнами Россби связывают синоптическую изменчивость океана и атмосферы и соответствующие динамические структуры - синоптические вихри в океане и атмосфере. Изменение глубины океана может создавать эффект, аналогичный переменному вращению. Возникающие вследствие этого волновые движения получили название топографических волн Россби.

Особый класс волновых движений в океане составляют краевые волны, возникающие в прибрежных областях (волны Пуанкаре, Кельвина). Их существование определяется наличием горизонтальной границы (берег, кромка океанского шельфа и т.п.), вдоль которой происходит распространение волн, в комбинации с другими физическими факторами, такими, как изменение глубины, вращение Земли, вертикальная стратификация, наличие вдольбереговых сдвиговых течений и др.

В природе, как правило, наблюдаются сложные смешанные типы волновых движений: гравитационно-капиллярные, гравитационно-гироскопические и др.

Лит.: LeBlond Р. Н., Mysak L. А. Waves in the ocean. Amst., 1978; Бреховских Л.М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М., 1982.

Австралийский фотограф Мэтт Берджесс (Matt Burgess) на протяжении шести лет снимает океан. Он делает снимки с необычных ракурсов и даже заглядывает «под волну» - большинство людей не видели океан с этой стороны.

1. Воды Мирового океана постоянно двигаются. На берег то набегают, то откатываются волны. И вода в волнах не перемещается только в горизонтальном направлении - в этом можно легко убедиться, наблюдая за поплавком на воде.

2. У пологого берега волна «чувствует» дно. От трения нижняя часть слоя жидкости тормозится, а гребень волны продолжает движение, наклоняется вперед и опрокидывается. Так возникает прибой. На берег набегает пенистый водяной вал, а навстречу ему, с берега стекает вода предыдущей волны.

3. Главной причиной возникновения волн является ветер. Он словно вдавливает водную поверхность и выводит её из состояния равновесия.

4. Даже слабый ветер может создает волны. Обычно высота волн не превышает 4 метров. Большие волны (более 20 метров) порождаются штормовыми ветрами. Крупнейшая из ветровых волн высотой 34 метра (это высота 10-этажного дома) была зафиксирована в центральной части Тихого океана в 1933 году.

5. Когда ветер слабеет, высокие волны океана меняются рябью - низким волнением. Чем сильнее, длительный ветер и больший водное пространство, тем выше волны. С глубиной воды волнение уменьшается и становится незаметным.

6. Волны выполняют разрушительную и созидательную работу. В одних местах они с такой силой бьют о берег, что разрушают горные породы