www.mindrescu.com

Valurile

Oceanografie VALURILE (waves)Definiie. Natura valurilor Valurile, sunt micri ondulatorii regulate, produse la suprafaa mrilor i oceanelor. Pentru formarea valurilor trebuie s existe o surs de energie i mediul prin care este transmis aceasta.

www.mindrescu.com

1

www.mindrescu.com

Valurile

d

Fig. 1. Interpretarea modalitii de propagare a valurilor pentru unele triburi indoneziene

Exist dou mari categorii de valuri (unde):

www.mindrescu.com

2

www.mindrescu.com

Valurile

- electromagnetice (razele X, ultraviolete, lumina invizibil, infraroii, undele radio), care se deplaseaz rapid n vid, dar sunt frnate de corpurile grele (atmosfer, ap, solid); - mecanice (de presiune), care nu se propag n vid. Pun direct n micare moleculele (cnd este vorba de gaz, lichide, unele solide) i pot fi perceptibile, uneori, la distane mari n cadrul mediilor de propagare. Sunt incluse i undele sonore i seismice. n apele oceanice exist mai multe tipuri de valuri mecanice: cele provocate de frecarea vntului (hule i valuri); provocate de maree (puse n micare de atracia Lunii i Soarelui); provocate de seisme sau vulcanism (tsunami). Elementele valurilor Creasta - linia cea mai nalt a valului n raport cu nivelul suprafeei apei. Vrful este partea cea mai nalt a crestei. Baza - adncitura sau golul valului, adic partea cea mai joas din profilul valului n raport cu nivelul suprafeei apei. nlimea - distana msurat pe vertical ntre creast i baza valului . Lungimea - distana msurat pe orizontala care unete vrfurile a dou creste consecvente sau a dou adncituri consecutive. Panta - unghiul de nclinare al valului, n raport cu orizontala. Se exprim prin raportul dintre nlimea i lungimea valului: P = I / L. Frecvena - numrul de valuri care trec printr-un punct oarecare n unitate de timp.

Fig. 2. Amplitudinea i perioada unui val

www.mindrescu.com

3

www.mindrescu.com

Valurile

Fig. 3. Energia i frecvena valurilor

Direcia - punctele cardinale sau alte repere spre care se ndreapt valul Viteza - distana parcurs de creasta valului ntr-o unitate de timp:

unde: g - acceleraia gravitaional

www.mindrescu.com

4

www.mindrescu.com

Valurile

Fig.4. Micarea apei n cadrul valurilor; a-micarea particulelor de ap ntr-o ap adnc; b-micarea particulelor de ap din largul mrii; c-micarea particulelor de ap n sectoarele cu adncimi reduse; d - micarea particulelor de ap ntr valuri.

De unde:

Perioada - intervalul de timp scurs ntre trecerea a dou vrfuri consecutive sau a dou adncituri:

unde: g acceleraia gravitaional. Valurile eoliene Studiul sistematic al valurilor (undelor) a ncepui n secolul al XlX-lea. Deplasarea lor poate fi intensificat sau anihilat n funcie de anumii factori. Unele formeaz franjuri de interferen cu altele de aceeai frecven. Sunt valuri solitare (tsunami) care pot perturba toate celelalte forme.

www.mindrescu.com

5

www.mindrescu.com

Valurile

Fig.4. Declanarea unui tsunami n Oceanul Pacific

La un vnt cu putere moderat, pe suprafaa mrii, se produce o succesiune de creste mici a cror lungime de und nu depete civa centimetri, cunoscute sub numele de unde capilare Creterea n for a vntului determin ciocnirea particulelor de ap care parcurg o traiectorie mai mult sau mai puin circular. n realitate, undele se propag fr a pune n micare masa de ap. Micarea orbital a particulelor de ap se pierde n jos, spre apele adnci, pn acolo unde energia lor se disipeaz. Particula situat n apropierea suprafeei parcurge o orbit al crui diametru este, mai mult sau mai puin, egal cu nlimea valului. O particul situat la o adncime mai mare urmeaz o traiectorie al crui diametru este cu att mai mic cu ct el se gsete mai deprtat de suprafa. ntr-un final se ajunge la anulare.

www.mindrescu.com

6

www.mindrescu.com

Valurile

Fig. 5. Formarea seielor i aspectul valului din preajma rmului

nlimea i lungimea valului sunt o creaie ce depinde de fora i egularitatea vntului. Cnd vntul sufl n rafale, sau se nvrte fr ncetare, se formeaz ondulaii discontinui, de izbire. Comportamentul valurilor este n funcie de fizionomia bazinului. Cu ct valul are mai mult spaiu de manifestare, cu att vntul este mai eficace. Un vnt cu viteza de 70 km/h d natere unei hule de 11 m nlime, la o deschidere de 1.000 km; la 2.000-3.000 km, nlimea crete la 15 m. n acest sens, cele mai bune condiii se gsesc n emisfera sudic. n mijlocul Atlanticului de Nord se pot forma valuri cu nlimi de peste 20 m. Cele mai mari valuri eoliene pot atinge 34 m nlime, viteza de 102 km/h i perioade de 14,8 s (7 februarie 1933, nava american Ramapo).www.mindrescu.com

7

www.mindrescu.com

Valurile

Pe rmurile joase, cu ap puin adnc, micarea valurilor pe vertical se simte pn la fundul mrii (Posea, 1999). n acest caz, micarea particulelor pe fund este diminuat ca urmare a frecrii; la suprafa, micarea particulelor este mai mare. Prin urmare, orbita valurilor devine, din circular, eliptic, iar creasta valului, fr susinerea tlpii, se rstoarn i nainteaz sub form de spum spre rm. n apropierea rmului, valurile se dispun n linii paralele cu acesta. Spargerea valului se face prin rsturnarea crestei, fiind nsoit de o agitaie provocat de ntlnirea cu apa de retur, de spum i zgomot. Fenomenul amintit este cunoscut sub numele de resac. Formele pe care le capt un val sunt diverse. Cnd unghiul crestei d evine i nferior unghiului de 120, valul deferleaz. Prin deferlare se nelege ridicarea, aplecarea n fa. ndoirea i prbuirea crestei, cu zgomot. Deferlarea poate fi: - n volut sau spiral, cnd creasta valului se sparge nainte. Este caracteristic hulelor regulate care se propag liber pe plaje, cu relief submarin uniform; - deversat, cnd cresta se scurge ntr-o micare turbulent n faa valului. Este determinat de vnturile care sufl puternic spre rm; - gonfluat, specific valurilor cu nlime mic care se sparg sub form spumoas i nainteaz pe rmurile joase. n condiiile n care se instaleaz un centru de maxim presiune n centrul unui bazin marin, i stagneaz o perioad ndelungat, se asist la o ridicare lent a apei la rm. Fenomenul este cunoscut sub numele de seie. Valul unic poate avea i amplitudini de peste Im. n acest caz partea central a masei de ap, cu nivel cobort, poart numele de nod, iar cea din preajma rmului, cu nivel ridicat, poart numele de antinod.Grad Beaufort0 1 2 3

Terminologia corespondentCalm Briz foarte uoar Briz uoar Briz mic

km/h

Efectele observate n larg

1 1-5 6-11 12-15

"Mare de ulei", ca o oglind. Se nasc creste de mici dimensiuni, asemntoare "solzilor de pete", dar fr spum. Valuri scurte, dar vizibile. Crestele au aspect vitros, dar nu se sparg. Valuri mici a cror creste ncep s se "bretoneze". Spum cu aspect vitros. Valuri rare de tip "berbec".

4 5 6

Briz normal Vnt uor Vnt puternic

29-38 39 49 50 51

Valuri cu dimensiuni moderate i forme alungite. Apar frecvent "berbeci" de mici dimensiuni. Hul puternic. Crestele de spum alba se generalizeaz. Apare ceaa. Marea devine alb. Spuma alb a val u ri l or es te s ufl at n pa na e l u ngi , orientate n sensul vntului. Hul de amploare. Valurile, care nc nu deferleaz, dau natere, pe rebordul crestelor, unor turbioane rapide de cea. Spuma zboar n sensul vntului.

7

Rafale de vnt

52 - 74

www.mindrescu.com

8

www.mindrescu.com 8 Rafale mari de vnt 75 88

Valurile Hul foarte puternic. Nori de spum trec peste suprafaa mrii. nlimea valurilor este tremurtoare. Valuri cu alur de spiral deferleaz n rulouri ______________________________________________ Hul puternic: fiecare creast este nsoit de spum. Pachetele de spum sunt att de numeroase i groase nct se aglomereaz n benzi largi. ntreaga suprafa a mrii pare alb. Rulourile se sparg cu violen.

9

Furtun

88 102

10

Furtun violent

103 117

Valurile hulei au nlimi mari i vapoarele cu talie mic, cnd se afl n cavitatea valurilor, nu vd linia orizontului. Mare acoperit n ntregime de spum. Vntul deferleaz lame gigantice. Vizibilitatea se reduce la civa metri. Aer plin de spum. Mare n totalitatealb. Valurile pot fi periculoase pentru orice nav. Vizibilitate cvasinul.

11

Uragan

118 - 133

Tabel 1. Scara Beaufort

Valurile interne Valurile interne au fost observate pentru prima dat de Benjamin Franklin, n 1762. mbarcat la bordul unei nave, contempla distrat rezervorul unei lmpi cu ulei n care lichidul gros plutea pe un strat de ap. Din cauza tangajului i ruliului, la limita dintre cele dou lichide, se formau ondulaii care nu cauzau un amestec al lichidelor. Idee a fost reluat, n 1906, de Ekman, reuind astfel explicarea unui fenomen remarcat, printre altele, i de Nansen. n fiordurile Norvegiei, unele nave, n anumite perioade ale anului, ntlnesc zone de calm absolut i cu toate acestea avanseaz foarte greu. Ekman a conchis c fenomenul este datorat existenei a dou strate suprapuse: la suprafa, ap dulce; la fund, ap srat. Forma de contact dintre cele dou strate este animat de valuri interne care nu se fac simite la suprafaa apei, dar care mpiedic naintarea vapoarelor. Cauzele imediate care fac s oscileze suprafeele de separaie sunt variate. Pot fi provocate de trecerea unui curent de adncime pe un fund neregulat, de repercusiunile efectelor unor furtuni, ale unui curent de maree, undelor seismice etc. Unele valuri i au originea n atracia lunii.Fig. 6. Formarea undelor interne: 1 izoterme i izohaline; 2 zon agitat.

Valurile interne se deplaseaz Amplitudinea poate fi foarte mare. Pierd din amplitudine n apropierea fundurilor marine cawww.mindrescu.com

G

mai lent dect cele de la suprafa.

9

www.mindrescu.com

Valurile

urmare a frecrii (ntocmai unei hule care se deplaseaz spre plaj). Figuri Fig. 1. Dispersia valurilor

d

Fig.2 . Avansarea i stingerea valurilor

www.mindrescu.com

10

www.mindrescu.com

Valurile

Fig. 3. Rsturnarea valurilor. Condiii

Fig. 4. Tipologia valurilor

www.mindrescu.com

11

www.mindrescu.com

Valurile

Fig. 5. Nod i antinod

www.mindrescu.com

12

www.mindrescu.com

Valurile

Foto. 1. Seven Sisters (Brighton, United Kingdom). Spargerea valurilor pe o plaj joas cu pietriuri (situat sub o falez impresionant calcaroas). Foto: Marcel Mndrescu, aprilie, 2003.

b

www.mindrescu.com

13

www.mindrescu.com

Valurile

Foto. 2. Seven Sisters. rmul Canalului Mnecii (Canalul Englez). Marcel Mndrescu, 2003.

www.mindrescu.com

14