§ 3. Ветровые волны

Ветер, воздействуя на поверхность воды, создает касательные напряжения, влекущие усилия, колебания давления воздуха, что приводит к образованию волн в виде ряби с длиной несколько сантиметров и высотой несколько миллиметров. Их называют капиллярными, т.к. они связаны с поверхностным натяжением. Если ветер устойчив, волны интерферируя, увеличиваются по длине до нескольких метров и превращаются в гравитационные.

Существенным отличием ветровых волн от зыби состоит в том, что они, развиваются под действием не двух, а нескольких сил. К силе тяжести и центробежной силе орбитального движения частиц в случаях зыби, добавляются под влиянием ветра силы трения и давления. Это приводит к нарушению формы и симметрии волны. Частицы волны приобретают поступательную скорость и, закончив один оборот, возвращаются не в точку начала движения, а оказываются чуть впереди и орбита не замыкается. Асимметрия волнового профиля, увеличение крутизны переднего склона волны приводит к срыву гребня и образованию пенного барашка – беляка. Из-за неравномерной скорости ветра, становится неравномерной высота волны вдоль гребня, иначе говоря, волна оказывается не двухмерной, а трехмерной. И такие волны бывают чаще всего в океанах и морях. Размеры трехмерных волн тем больше, чем ветер сильнее и продолжительнее. Обширные площади сильного волнения расположены в средних широтах - «ревущих сороковых». Самые высокие волны - 34 м отмечаются в середине северной части Тихого океана во время штормов ураганной силы. Огромные более 20 м «волны-убийцы» отмечаются также у южных берегов Африки. Тропические ураганы наблюдаются также в экваториальной области Атлантики. Самые большие длины волн (до 800 м) наблюдаются у берегов Британских островов. Однако 66% обычных ветровых волн в океане имеют высоты менее 2 м и длины 130-170 м. Крутизна волн составляет 1/20 - 1/30.

Для качественной оценки размеров волн применяют девятибалльную шкалу (табл. 6).

Таблица 6

Девятибалльная шкала волнения (Жуков, 1976)

Среди морей самым бурным является Баренцево, над которым часто проходят обширные циклоны. Красное море зимой является самым «тихим». В целом в морях, по сравнению с океанами, размеры волн меньше. Средняя высота их не более 9 м, а длина - менее 150 м.