Прибой и буруны. Как это происходит?

Если вы бывали на пляже, вы видели, как волны прибоя опрокидываются и выплескиваются на берег. А задумывались ли вы когда-нибудь, как опрокидывается волна?

В глубокой воде волна опрокидывается, когда отношение H:L превышает значение 1:7. Иными словами, когда высота волны превышает одну седьмую ее длины, на гребне волны образуется белая пена («барашек»). То же соотношение применимо и для мелководных волн, хотя здесь действуют другие процессы.

Когда при движении к берегу глубоководные волны доходят до того места, где глубина моря меньше половины их длины, они становятся переходными. В этот момент дно начинает оказывать на волны определенное влияние. По мере движения волны к берегу, круговые движения воды в ней сменяются эллиптическими. Трение о дно снижает скорость волны, из-за чего уменьшается длина волны, а ее энергия концентрируется в меньшем объеме. В результате высота волны начинает увеличиваться.

Волна продолжает двигаться к берегу, ее длина продолжает уменьшаться, а высота - нарастать. Соотношение H:L приближается к значению 1:7 и достигает его, когда глубина составляет 1,3 высоты волны. Теперь гребень волны движется быстрее, чем ее подошва, а ее высота превышает 1,7 длины. Волна становится неустойчивой и, в конце концов, опрокидывается — ее гребень срывается вперед.

Существует три основных типа опрокидывания волны. Ныряющие буруны характеризуются завихрением на гребне волны, которое образуется как раз перед тем, как волна выплескивается на берег. Это обычно происходит на пляжах с умеренным уклоном поверхности, где волна быстро теряет скорость и в результате ее гребень буквально обгоняет подошву. Скользящие буруны образуются на пляжах со средним уклоном. Верхушка волны опрокидывается и соскальзывает вперед по фронтальному склону волны, в то время как волна медленно теряет скорость. Волновые буруны образуются на пляжах с очень крутым береговым склоном, стеной поднимающимся из глубокой воды. Поскольку трение волны о дно минимально или отсутствует вовсе, волна не замедляет скорость и не опрокидывается, обрушиваясь на берег со всей мощью. Волновые буруны могут обладать значительной разрушительной силой.

При погружении с берега необходимо учитывать тип прибойной волны и применять соответствующую технику входа в воду. Каждый из перечисленных типов прибоя, с точки зрения дайверов, имеет свои достоинства и недостатки. Ныряющие буруны доставляют немало трудностей, поскольку верхушка волны опрокидывается прямо на вас. Но зато они обычно имеют неширокую прибойную зону, которую вы можете преодолеть довольно быстро, если сделаете все правильно.

Волновые буруны обладают огромной мощью, они могут бросить вас на камни. Но вы можете воспользоваться их силой при выходе из воды — волна поможет вам подняться на берег. Перед погружением через прибой в новых для вас условиях, посоветуйтесь с сотрудниками ближайшего дайв-центра или курорта PADI — они подскажут вам, что делать. Рефракция, дифракция и отражение волн. Приведенное выше описание прибоя несколько идеализировано, поскольку оно предполагает, что волны идут на берег прямо, не под углом. В действительности такое бывает редко. На поведение волн влияют рефракция, бифракция и отражение.

Как вы уже знаете из раздела, посвященного вдольбереговым течениям, волны, приближающиеся к берегу под углом, стремятся развернуться к нему всем фронтом. Эго явление называется рефракцией волн и происходит из-за трения о дно мелководной части волны (той, которая ближе к берегу). Если береговая линия неровная, под действием рефракции основная энергия волн обрушивается на выступающие в море участки берега. Это происходит потому, что гребень волны, находящейся ближе всего к суше, замедляется первым, разворачивая волну к берегу.

Дифракция волн возникает, когда волны проходят какое-либо препятствие, например, пристань. Энергия внутри волны смещается, что позволяет волнам изменить направление движения после того, как они минуют препятствие или какое-либо сужение. Дифракция позволяет большим волнам проникать даже в хорошо защищенные гавани. Пройдя через пролив между островами, волны в результате дифракции могут менять направление на значительном расстоянии от берега.

Отражение волн возникает, когда волны натыкаются на препятствие с обрывистыми, почти отвесными склонами, например, дамбу. Волна сохраняет большую часть своей энергии и откатывается назад, в сторону открытого моря. Отраженная энергия волны может перемещаться внутри ограниченного пространства, создавая сложные системы волн. Хорошим примером является система волн, образующаяся в небольшом бассейне, если вы бросите что- либо в спокойную воду. Сначала возникают волны, идущие от места падения предмета. Когда они достигают ближайшего бортика бассейна, они отражаются от него, образуя новую систему волн, движущихся в другом направлении. Тем временем, первоначальная система волн достигает дальнего бортика, и ситуация повторяется. Вскоре вы уже нс сможете различить какую-либо систему, поскольку отраженные волны взаимодействуют друг с другом, продолжая при этом снова и снова отражаться.

Отражение может также явиться причиной образования стоячей волны. Стоячая волна - это вертикальные колебания, при которых вода качается вперед и назад, поднимаясь и опадая по краям водоема, но оставаясь относительно неподвижной в центре. Представьте себе, как будет плескаться кофе, если вы покачаете чашку из стороны в сторону. Стоячая волна не порождает круговых движений воды, но имеет гребень и подошву, которые поочередно меняются местами. Точка, в которой амплитуда колебаний равна нулю, называется узлом. Антиузлами называются точки, в которых вертикальное отклонение от уровня спокойной воды максимально.