Пляжные волны. Часть 2

(автор Dr Tony Butt)

Пляжные волны могут выглядеть очень простыми, но на самом деле они одно из самых сложных и непредсказуемых проявлений природы. Основная причина заключается в том, что океанское дно, характер которого определяет особенность волны, способно перемещаться вместе с самой волной. Здесь возникает цепь обратной связи – в некотором смысле порочный круг – между океанским дном и волнами, когда изменения в первом приводят к изменению во втором, что в свою очередь вызывает еще больше изменений в первом; так продолжается до тех пор, пока вся система не запутывается окончательно. Именно поэтому пляжные волны очень тяжело понять и, наверно, поэтому Альберт Энштейн говорил своему сыну, Гансу Альберту Энштейну, не изучать пляжи, поскольку они слишком сложны.

Почему некоторые пляжные волны мощнее других?

Пляжные волны могут очень сильно разниться. С одной стороны это могут быть безобразно вялые волны возле Северного Девона (North Devon) в Англии, а с другой – зверски мощные волны южной Мексики. Основной фактор, определяющий форму волны, это уклон морского дна – другими словами, как быстро волна преодолевает расстояние между глубокой и мелкой областями. На пляжах, где изменение в глубине происходит постепенно, волны крошащиеся (медленные и без труб), в то время как на пляжах, где изменение внезапное, волны резкие (быстрые и заворачивающиеся в трубу).

Конечно, характеристики самого свела тоже важны. Если у тебя нет пляжа с плавным изменением глубины, все равно можно получить крошащиеся волны, если длина волны необычно короткая; такое происходит при штормовых условиях с многочисленными местными ветровыми волнами.

Волны с короткой длиной крутые и таким образом стремятся к слому, поэтому они рушатся раньше и накатываются по большей дистанции. Волны с большой длиной менее крутые и доходят до самого мелководья прежде чем сломаться.

С другой стороны, если длина волны необычайна велика, волна может быть стремительнее, чем обычно; такое бывает со свелом, пришедшим издалека. Ветер также определяет профиль волны. Сильный ветер в сторону берега делает волны более крошащимися, генерируя еще больше локальных ветровых волн, а также толкая гребень волны, в результате чего она ломается в более глубоком месте. С другой стороны, сильный ветер с берега делает волну более резкой, исключая ветровые волны с коротким периодом, а также задерживая волны и давая им возможность ломаться на мелководье.

Почему некоторые пляжные волны закрываются полностью, в то время как другие крошатся постепенно?

Одна из причин, по которой волны ломаются направо или налево вместо того, чтобы закрываться полностью, связана с формой дна под ломающейся волной. Если глубина воды в одном месте больше чем в другом, накатывающаяся волна сперва будет ломаться на мелководье. Это достаточно очевидно, но как насчет пляжных волн?

Позади точки слома действие волны, приходящей на мелководье, перемещает песок по направлению к берегу, а внутри точки слома возникает подводное течение, которое двигает песок от берега. То есть, пока есть ломающиеся волны, песок собирается в точке слома, образуя таким образом песчаную банку.

Есть и другая причина, по которой пляжные волны могут ломаться постепенно вправо и влево, даже если морское дно абсолютно плоское и нет ни впадин ни выступов. Это происходит из-за того, что в самой волне возникает пик и она ломается посередине в обе стороны. Это вполне очевидно, поскольку средняя часть волны больше и она ломается первой. Но каким образом у волны возникает пик изначально?

Основным фактором здесь выступает околобереговая область морского дна, такая как риф или огромная песчаная банка. Приходящие волны натыкаются на эту отмель, но не ломаются, поскольку глубина здесь еще велика. Центральная часть волны немного притормаживается, в то время как крайние ее части продолжают двигаться с прежней скоростью. В результате волна приобретает вогнутую форму и, пройдя мелководье, крайние части волны становятся отдельными волнами, увеличиваясь по мере приближения к берегу, но под небольшим углом к центральной части.

В какой-то момент, внутри мелководья две волны встречаются под углом и взаимодействуют весьма простым образом. Там, где гребни волн совмещаются, возникает более высокий пик, чей размер представляет сумму двух объединенных волн. В результате она ломается в пике, там где высота максимальна, и образует приятные для катания правые и левые волны.