Falowanie - Magisterskie24.pl

Falowanie
Wody Oceanu Światowego są w ciągłym ruchu; są to ruchy rytmiczne (falowanie),
stałe (prądy morskie) i okresowe (pływy).
Falowanie jest specyficznym rodzajem ruchu cząsteczek wody związanym z siłą ciężkości,
lepkością wody, a także jej sprężystością. Są to ruchy rytmiczne, powodujące wahania
poziomu oceanów i mórz, którym nie towarzyszy przemieszczanie się wody. Ze względu na
siły, które wywołują falowanie powstające fale morskie dzielimy na:
 wiatrowe, powstają wskutek oddziaływania wiatru na powierzchnię morza;
 baryczne, związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego na powierzchni oceanu;
 pływowe, wywołane przez siły pływotwórcze Księżyca i Słońca,
 sejsmiczne (tsunami), powstałe podczas trzęsień dna morskiego i przy wybuchach
wulkanów,
 okrętowe, powstające przy ruchu ciał stałych w wodzie
Niespokojna powierzchnia północnego Pacyfiku
Wszystkie fale, które istnieją w wyniku działania sił zewnętrznych są falami wymuszonymi,
natomiast te, które utrzymują się po ustaniu działania tych sił są falami swobodnymi (np.
rozkołys, sejsze).
Ze względu na miejsce występowania wyróżnia się fale:
 powierzchniowe, powstają na powierzchni mórz i oceanów,
 wewnętrzne, powstające wewnątrz masy wód oceanicznych na powierzchni
rozdzielającej warstwy o różnej gęstości
Parametrami fali morskiej są: wysokość, długość, okres (częstość), prędkość, stromość. Jeżeli
głębokość wody przekracza 1/2 długości fali, fale morskie przemieszczają się jako fale
głębokowodne (krótkie) z prędkością wprost proporcjonalną do długości fali (np. fale
wiatrowe na otwartym oceanie). Jeżeli warunek ten nie jest spełniony poruszają się one jako
fale płytkowodne (długie) z prędkością wprost proporcjonalną do głębokości wody (np. fale
sejsmiczne, fale pływowe, fale wiatrowe w płytkich obszarach przybrzeżnych). Gdy zostanie
zachwiana proporcja między wysokością fali a jej długością powstaje fala przybojowa, tzw.
kipiel.
Pływy
Pływy są największymi i najbardziej regularnymi ruchami okresowymi wód
oceanicznych, objawiającymi się rytmicznym wznoszeniem i opadaniem poziomu morza. Są
one wywołane przyciąganiem Kiężyca i Słońca oddziaływującym na morza i oceany, przy
czym siła pływotwórcza Księżyca jest dwukrotnie większa od siły pływotwórczej Słońca.
Na pływy składają się rytmiczne zmiany pionowe zwierciadła wody (przypływ i odpływ) oraz
przesunięcia poziome mas wodnych, będące skutkiem pływu i nazywane prądami
pływowymi.
Rytm pływów składa się z przypływu, gdy poziom morza podnosi się (okres podnoszenia się
wody to czas trwania przypływu) i odpływu, gdy opada (okres opadania wód to czas trwania
odpływu). Różnicę między maksymalnym stanem przypływu i minimalnym stanem odpływu
nazywamy wielkością pływu lub skokiem pływu.
Powstawanie przypływu; 1 - siła przyciągania skierowana do Księżyca, 2 - siła odśrodkowa
skierowana do Księżyca, MZ - masa Ziemi, mK - masa Księżyca, Z - zenit, N - nadir
Natężenie pływów jest zmienne. Przypływ osiąga swoje maksimum wówczas, gdy siły
pływotwórcze Księżyca i Słońca sumują się, co występuje w czasie pełni i nowiu Księżyca
(środki Ziemi, Księżyca i Słońca znajdują się na jednej prostej). Jest to tzw. przypływ
syzygijny; wysokość jego wynosi 1,46, jeśli za 1 przyjmiemy wysokość fali wywołanej
wyłącznie działaniem Księżyca. Najmniejszą wartość osiąga on wówczas, gdy przypływ
wywołany działaniem Księżyca przypada na odpływ wywołany działaniem Słońca (Księżyc i
Słońce są ustawione względem Ziemi tak, że tworzą z nią dwie prostopadłe). Jest to tzw.
przypływ kwadraturowy; wysokość jego wynosi 0,54, jeśli za 1 przyjmiemy wysokość fali
wywołanej wyłącznie działaniem Księżyca. W okresach pośrednich między kwadraturami a
syzygiami wysokość fali przypływowej wokół równika zmienia się od 0,54 do 1,46. Podobnie
jest i na obszarze między równikiem a obszarami biegunowymi (tu zachodzi stały odpływ),
gdzie pływy osiagają swoje maksima w czasie syzygiów, a minima w czasie kwadratur.
Położenie Ziemi, Księżyca i Słońca w czasie przypływów syzygijnych (A, B) i przypływu
kwadraturowego (C)
Na pełnym oceanie wysokości fal pływowych nie są duże, rzędu 60-70 cm, w zamkniętych i
półzamkniętych morzach i zatokach ich wysokości są jeszcze mniejsze, rzędu kilku
centymetrów. Największe wysokości fal pływowych, dochodzące nawet do 19,6 m (Zatoka
Fundy u wybrzeży Kanady), są obserwowane na szelfie kontynentalnym w otwartych
zatokach, cieśninach i estuariach.
Pływy mają duże znaczenie dla żeglugi, zwłaszcza w strefie brzegowej; budownictwa
nadmorskiego a nawet dla energetyki (elektrownie pływowe, np. we Francji, w zatoce St.
Malo u ujścia rzeki Rance).
Prądy morskie
Prądy morskie są postępowymi ruchami mas wodnych w morzach i oceanach,
związanymi z przenoszeniem znacznych ilości wód na duże odległości w określonym czasie.
Warstwa wody objęta tymi ruchami ma stosunkowo niewielką szerokość i miąższość w
porównaniu z jej długością.
Zatokowy prąd morski Golfsztrom
Prądy mortskie są jednym z podstawowych czynników pobudzających cyrkulację wód w
Oceanie Światowym. Powstają one pod wpływem:
 ciśnienia powietrza i tarcia powietrza o powierzchnię oceanu,
 różnic w gęstości wody wywołanych zmianami temperatury i zasolenia,
 różnic w wysokości poziomu zwierciadła wody w sąsiadujących częściach oceanu,
 siły przyciągania Księżyca i Słońca
Na charakter ruchu mas wody oddziaływuje także siła Coriolisa, powodująca odchylenie
prądów, oraz siły tarcia hamujące i deformujące ruch. Wpływ na prądy morskie wywiera
także rozkład lądów i mórz, zarysy kontynentów i rzeźba dna oceanu.
Ze względu na przyczyny powstania wyróżnia się prądy morskie:
 wiatrowe (dryfowe), powstają wskutek tarcia o powierzchnie mórz i oceanów
poruszających się mas powietrza oraz parcia wiatru na dowietrzne zbocza fal;
 prąd morski wywołany wiatrami stałymi (pasaty), wiatrami sezonowymi (monsuny)
lub wiatrami zdecydowanie przeważającymi (np. wiatry zachodnie w strefie
umiarkowanej, czy wschodnie w strefie polarnej) jest nazywany prądem dryfowym, w
odróżnieniu od prądu morskiego wywołanego wiatrami krótkotrwałymi - prądu
wiatrowego;
 prądy dryfowe występują w powierzchniowej warstwie wody (wyjątek stanowią prądy
morskie Zatokowy i Kuro-Siwo); prowadzą one do nachylenia poziomu morza i
wystąpienia gradientu ciśnienia, przez co wzbudzają prądy głębinowe w rejonach
przybrzeżnych;
 grawitacyjno-gradientowe, są wywołane zmianami ciśnienia atmosferycznego nad
morzami i oceanami (w obszarze podwyższonego ciśnienia prowadzą do obniżania
poziomu morza, w obszarze obniżonego ciśnienia - do podniesienia poziomu);
powstają też wskutek dopływu wód rzecznych, opadów atmosferycznych, parowania,
dopływu wód z innego akwenu lub odpływu wód, a także na skutek różnic
temperatury i zasolenia wody (są to głównie prądy podpowierzchniowe i głębinowe);
są to też prądy o charakterze wtórnym, dążące do wyrównania poziomu morza bez
względu na przyczynę, która wywołała zakłócenie równowagi hydrostatycznej,
 pływowe, ruchy wód okresowo zmieniające kierunek i prędkość, powstające w
związku z przesuwaniem się fal pływowych; szczególnie silne prądy pływowe są
obserwowane w obszarach przybrzeżnych, gdzie obejmują całą masę wody (do dna);
im dalej od brzegów tym są słabsze.
W zależności od różnic temperatury wód niesionych prądem morskim i temperatury wód
otaczających wyróżnia się prądy ciepłe i zimne.
Według kierunku, w którym porusza się woda morska wyróżnia się prądy morskie poziome i
pionowe; te ostatnie mogą być zstępujące lub wstępujące.
Szczególnym rodzajem prądów wstępujących wywołanych wiatrem są upwellingi;
wzbudzane stałymi wiatrami prądy powierzchniowe powodują odpływ wód
powierzchniowych, a na ich miejsce napływają wody głębsze. Upwellingi występują głównie
w strefie równikowej (stałe, rozbieżnie wiejące pasaty wzbudzają upwelling równikowy,) i
wzdłuż zachodnich wybrzeży kontynentów na obu półkulach, np. z Prądem Peruwiańskim
jest związany życiodajny upwelling przybrzeżny. Strefy upwellingu są najbardziej
produktywnymi obszarami oceanu światowego.
Prądy morskie rzadko są wywołane jedną przyczyną; zwykle powstają pod wpływem
działania kilku sił, których rola w ich formowaniu jest różna (np. Prąd Zatokowy jest
jednocześnie prądem gęstościowym, dryfowym i spływowym).
Prądy morskie odgrywają ważną rolę w kształtowaniu mas wodnych oceanu;
 zakłócają strefowość w rozkładzie temperatury (anomalie dodatnie są związane z
przenoszeniem przez prądy ciepłych wód od równika ku biegunom, anomalie ujemne z przenoszeniem zimnych wód od biegunów ku równikowi);
 wpływają na zasolenie, zawartość tlenu, barwę, przezroczystość mas wodnych, mają
ogromny wpływ na rozwój procesów biologicznych oraz rozwój świata roślinnego i
zwierzęcego mórz i oceanów;
 wpływają także na kształtowanie brzegów mórz, tworzenie się ławic na dnie płytkich
akwenów, na przemieszczanie się lodów (dryf).