Επιμέλεια : Δημήτρης Καραγεωργίου

 Οι πέντε τύποι κυμάτων.

Υπάρχουν πέντε τύποι των ωκεάνιων κυμάτων:

1. Παραγόμενα από τον άνεμο
2. Παλίρροιες
3. Στάσιμα
4. Τα τσουνάμι
5. Παραγόμενα λόγω πίεσης

1. Ανεμογενή

Ανεμογενή, είναι τα κύματα που συναντιούνται πιο συχνά στον ωκεανό και είναι το αποτέλεσμα της πίεσης του ανέμου πάνω στην επιφάνεια του νερού. Τα μικρότερα από αυτά είναι τριχοειδή κύματα, τα οποία μπορούν να ξαναέρθουν γρήγορα σε ισορροπία αποκλειστικά από τη συνοχή των μεμονωμένων μορίων νερού. Τα περισσότερα ανεμογενή κύματα, ωστόσο, αναφέρονται ως κύματα βαρύτητας δεδομένου ότι είναι η βαρύτητα που δρα για την αποκατάσταση της ισορροπίας τους. Τα κύματα που οδηγούνται από τον αέρα είναι τα κύματα που έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στα πλοία.

2. Παλίρροιες

Παλίρροιες είναι η άνοδος και η πτώση της στάθμης της θάλασσας που προκαλείται από τη βαρυτική έλξη από τη Σελήνη και τον ήλιο και από την φυγόκεντρη δύναμη της γης .Όταν οι ηλιακές και σεληνιακές βαρυτικές δυνάμεις είναι στην γραμμή συνδυάζονται και δημιουργούν την υψηλότερη τιμή της υψηλής παλίρροιας και χαμηλότερη της άμπωτης, που αναφέρονται ως "άνοιξης παλίρροιες." Όταν οι δυνάμεις είναι κάθετες μεταξύ τους, τραβούν το νερό σε διαφορετικές κατευθύνσεις, έτσι ώστε η διαφορά μεταξύ υψηλής και χαμηλής παλίρροιας ελαχιστοποιούνται και αναφέρεται ως «παλίρροια neap».

3. Στάσιμα

Τέτοια κύματα, μπορεί να προκληθούν από μια διαταραχή, όπως ένας σεισμός ή κατολίσθηση, αλλαγές στην πίεση του αέρα ή αλλαγές στον άνεμο. Η πιο κοινή αιτία, είναι επίμονοι ισχυροί άνεμοι που πνέουν κατά μήκος του μεγάλου άξονα μεγάλου υδάτινου πεδίου, προκαλώντας μια άνοδο της στάθμης των υδάτων στην πλευρά προς τα κάτω και ένα χαμήλωμα της στάθμης ύδατος στο τέλος επάνω.Όταν ο άνεμος κοπάζει, το νερό απελευθερώνεται ως ενός στάσιμου κύματος. Πλημμύρες και διάβρωση, μπορεί να προκύψουν από τη μία πλευρά της ακτής, ενώ στο άλλο άκρο το μειωμένου βάθους νερό, μπορεί να προκαλέσει κινδύνους για την πλοήγηση ενός πλοίου.

4. Το τσουνάμι

Τα πρόσφατα γεγονότα στην Ιαπωνία έχουν επικεντρώσαμε την προσοχή μας σε τσουνάμι. Τσουνάμι είναι μακράς περιόδου κύματα, που δημιουργούνται από υποθαλάσσιους σεισμούς, ηφαιστειακές εκρήξεις και κατολισθήσεις. Σε ανοικτό ωκεανό, ένα τσουνάμι θα έχει εξαιρετικά μεγάλα μήκη κύματος με μικρό εύρος και μπορεί να περάσει απαρατήρητο από τα πλοία. Κύματα τσουνάμι, ταξιδεύουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες, συχνά σε εκατοντάδες μίλια ανά ώρα μέσα από βαθιά νερά, αλλά όταν φτάνουν σε ρηχά νερά κοντά στην ακτή, αρχίζουν να επιβραδύνουν, ενώ αυξάνεται σταδιακά το ύψος τους, λόγω της μείωσης του βάθους, που μπορεί να αυξηθεί σε δεκάδες μέτρα ή περισσότερο όταν φτάνουν την ακτογραμμή. Τα αποτελέσματα μπορεί να ενισχυθούν περαιτέρω, π.χ. σε ένα κόλπο, λιμάνι ή λιμνοθάλασσα. Μια άλλη πιθανή αιτία για ένα τσουνάμι, είναι ένας αστεροειδής που θα πέσει στον ωκεανό και που θα μπορούσε να παράγει ένα κύμα τσουνάμι με ύψος πάνω από 100 μέτρα!

5. Παραγόμενα λόγω πίεσης

Ο 5ος αλλά λιγότερο σημαντικός τύπος του κύματος, αναπτύσσεται ως πίεση αέρα στα χρωματοσώματα που κινούνται πάνω από την επιφάνεια του νερού. Το ύψος της επιφάνειας της θάλασσας αυξάνεται ή μειώνεται ελαφρώς, ως τις αλλαγές της ατμοσφαιρικής πίεσης. Χαμηλή πίεση αέρα μέσα σε μια ισχυρή καταιγίδα μπορεί να ανυψώσει την επιφάνεια των ωκεανών έως 0,5 μ.

Οι ορισμοί των κυμάτων

• Η κρυφή ενός κύματος είναι το υψηλότερο σημείο στο οποίο φθάνει το κύμα και τα μεσόνερα ενός κύματος είναι το χαμηλότερο σημείο στο κύμα.

• Ύψος κύματος (H) είναι η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ της κορυφής και των μεσόνερων ενός κύματος.

• Μήκος κύματος (L) είναι η οριζόντια απόσταση από την κορυφή ενός κύματος ως τα αμέσως επόμενα μεσόνερα.

• Περίοδος κυματισμού (T) είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσουν διαδοχικές κορυφές ή διαδοχικά μεσόνερα από ένα συγκεκριμένο σημείο. Στον σύγχρονο κόσμο, η περίοδος του κύματος είναι στην πραγματικότητα ένα φάσμα των περιόδων, διασκορπισμένα σε μια μέση περίοδο κύματος.

• Κλίση κύματος (S) ορίζεται ως το ύψος κύματος διαιρούμενο με το μήκος (S = H/L). Ως εκ τούτου, το ίδιο ύψος κύματος θα οδηγήσει σε υψηλή κλίση αν μικραίνει το μήκος. Ένα μικρό ύψος δια ενός μεγάλου μήκους θα παράγει μια χαμηλή κλίση. Όταν η κλίση του κύματος υπερβαίνει περίπου 1/7 το κύμα θα αρχίσει να σπάσει ή να ‘αφρίζει’.

• Ταχύτητα του κύματος (C) είναι η ταχύτητα ενός ατομικού κύματος καθώς κινείται μέσα στο νερό. Αν είναι γνωστή η περίοδος κυματισμού (T) και το μήκος κύματος (Λ), τότε η ταχύτητα κυμάτων (C) μπορεί να προσδιοριστεί από C = L/T

Άλλα δεδομένα για τα κύματα:

• Βαθέων υδάτων ή ρηχών υδάτων.

Ένα κύμα θεωρείται κύμα βαθέων υδάτων όσο το βάθος του νερού υπερβαίνει το 1/2 το μήκος κύματος. Ένα κύμα θεωρείται ότι είναι ρηχών υδάτων, όσο το βάθος του νερού είναι λιγότερο από το 1/20 το μήκος κύματος. Η περιοχή μεταξύ τα βαθέων και ρηχών υδάτων ονομάζεται ζώνη μετάβασης.

• Κυματική ενέργεια

Αυξάνει την ενέργεια του κύματος με συντελεστή 4 όσο το ύψος του κύματος διπλασιάζεται. Έτσι, ένα κύμα 3 μέτρων, είναι τέσσερις φορές πιο ισχυρό από ένα κύμα 1,5 μέτρου.

. Σημαντικό ύψος κύματος (Hs)

Είναι το μέσο ύψος από το υψηλότερο τριτημόριο των κυμάτων που περνούν από ένα σημείο. Αυτό είναι ενδιαφέρον, διότι το ύψος του κύματος συσχετίζεται καλύτερα με το ύψος του κύματος που καταγράφει ένας εκπαιδευμένος παρατηρητής μετά την εξέταση μιας ομάδας κυµάτων, από ένα πλοίο ή μια πλατφόρμα. Οι μέσοι όροι των περιόδων των κυμάτων χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του Σημαντικού ύψους κύματος.

Στατιστική διανομή των κυµάτων

• Χρήσιμο κύμα ύψος σχέσεις:

HM (μέσο ύψος κύματος) = 0,64 φορές Hs

HS ή H1/3 = σημαντικό ύψος κύματος

H1/10 (υψηλότερη κατά 10% κορυφή κύματος) = 1.27Hs

H1/100 (υψηλότερα κατά 1% μεσόνερα κύματος) = 1.67Hs

ΧμΑΧ το (μέγιστο πιθανό ύψος κύματος για ένα μεγάλο δείγμα) = περίπου 2.0Hs

Ocean Swell, ορίζεται ως το κάθε κύμα που έχει φύγει από την περιοχή όπου πηγάζει ο άνεμος. Τα Swells, παρουσιάζονται χαρακτηριστικά ομαλότερα, με πιο τακτικές και ομοιόμορφες κορυφές και μια πιο μεγάλη περίοδο από τα κύματα παραγόμενα από αέρα.

Οι Θαλάσσιες αναμίξεις περιγράφουν το συνδυασμό ή την αλληλεπίδραση των κυματισμών και των Swells, κατά τις οποίες δεν διακρίνονται τα επιμέρους συστατικά. Θαλάσσιες αναμίξεις (CS) είναι η τετραγωνική ρίζα του τετραγώνου του Swell συν το τετράγωνο των κυματισμών παραγόμενων από αέρα.

Κύματα - Απατεώνες

Τα κύματα - απατεώνες - μερικές φορές ονομάζεται κύματα φρικιά, είναι απλά ασυνήθιστα μεγάλα κύματα που εμφανίζονται σε μια σειρά από μικρότερα κύματα. Ένα κύμα - απατεώνας θα έχει ύψος τουλάχιστον δύο φορές το μέγεθος των γύρω κυμάτων, συχνά προερχόμενο από διαφορετική επικρατούσα κυματική κατεύθυνση, συνήθως απρόβλεπτο. Οι περισσότερες αναφορές περί ραγδαίων κυμάτων λένε ότι μοιάζουν με "τείχη του νερού", και θεωρούνται ως απότομα και από τις δύο όψεις, με ασυνήθιστα βαθιά μεσόνερα. Το USS Ramapo ανέφερε ένα τέτοιο κύμα με ύψος 112 πόδια στον Ειρηνικό το 1933.