КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН
Классификация волн в океане: по волнообразующим силам — свободные и вынужденные; по стратификации — поверхностные и внутренние; по роли силы тяжести и вращения Земли — гравитационные, инерционно-гравитационные, инерционные и планетарные (Россби); по характеру распространения — бегущие и стоячие.
Волны в океане классифицируют по нескольким признакам.
По характеру волнообразующих сил волны делят на два типа: свободные и вынужденные.
Свободные волны не находятся под непосредственным воздействием вызывающих их сил, а возбуждаются начальными или граничными возмущениями. В зависимости от природы возмущающей силы выделяют подтипы:
- ветровые волны, обусловленные начальным возмущением — действием касательного напряжения ветра (см. зыбь);
- барические волны, вызванные возмущениями в поле атмосферного давления;
- сейсмические волны, вызванные подводными землетрясениями и извержениями вулканов (см. цунами);
- волны, обусловленные динамической неустойчивостью крупномасштабных течений.
Вынужденные волны находятся под непосредственным воздействием вызывающих их сил. Выделяют три подтипа:
- ветровые волны, возбуждаемые действием ветра на водную поверхность;
- барические волны, возбуждаемые градиентом атмосферного давления (см. анемобарические волны);
- приливные волны, возбуждаемые приливообразующими силами Луны и Солнца (см. приливы).
По стратификации вод все волны делят на поверхностные и внутренние. У поверхностных волн амплитуда максимальна на свободной поверхности, и их характеристики не зависят от стратификации вод по плотности; с глубиной амплитуда уменьшается по закону, близкому к экспоненциальному. В формировании внутренних волн существенную роль играют силы плавучести; их характеристики сильно зависят от стратификации и вертикальной устойчивости вод, а амплитуда обратно пропорциональна вертикальному градиенту плотности воды.
По участию силы тяжести и сил, связанных с вращением и сферичностью Земли, различают классы волн. В основу деления положено отношение периода волны T к периоду инерционных колебаний T_p = π / (ω sin φ), где ω — угловая скорость вращения Земли, φ — географическая широта места:
- гравитационные — главную роль играет сила тяжести (T ≪ T_p);
- инерционно-гравитационные — важны и сила тяжести, и отклоняющая сила вращения Земли (T < T_p);
- инерционные, или гироскопические — доминирует сила Кориолиса (T = T_p);
- планетарные (волны Россби) — обусловлены совместным эффектом вращения и сферичности Земли (T ≫ T_p).
Класс инерционных волн среди внутренних не выделяют, так как они распространяются главным образом в горизонтальной плоскости и не зависят от стратификации. В классах поверхностных и внутренних гравитационных волн выделяют виды: короткие волны, длина которых значительно меньше глубины моря, и длинные волны, или волны мелкой воды, длина которых значительно больше глубины. В классе планетарных волн короткие и длинные различают по отношению длины волны к длине бассейна: когда оно мало — волны короткие, когда велико — длинные. В классах инерционно-гравитационных и инерционных волн виды не выделяют.
По характеру распространения волны бывают поступательными (прогрессивными, бегущими) и стоячими. У поступательных волн (например, ветровых) видимое перемещение формы существует, у стоячих (сейш) — нет.
В реальном океане наблюдаемые волны представляют сложное сочетание свободных и вынужденных, стоячих и поступательных систем разного происхождения. Особенно осложняется картина в прибрежных районах из-за влияния рельефа дна и берегов, отражения, дифракции и рефракции морских волн.