Vēja viļņi: koncepcija, struktūra un īpašības. Kā veidojas vēja vilnis?

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:41

Vilnis ir dabas parādība, kas lielā mērā nosaka komfortu atrodoties atklātā jūrā. Mazus viļņus var pat nepamanīt. Taču lielie spēj nodarīt būtisku kaitējumu jūras kuģim un kaitēt tā pasažieriem. Šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta vēja viļņiem. Kas tie ir, kā tie veidojas un kādas īpašības tiem piemīt? Atbildēsim uz visiem šiem jautājumiem kopā!

Vēja viļņi - kas tas ir?

Neviena ūdenstilpe nevar palikt mierīga un nekustīga. Galu galā pat vējš, kura stiprums ir nenozīmīgs, noteikti tiks atspoguļots uz tā virsmas. Vēja vilnis veidojas tiešas vēja ietekmes rezultātā uz jūras vai ezera ūdens virsmu. Lai labāk izprastu tā veidošanās mehānismu, vējainā laikā var vērot kviešu lauku.

Kā tad veidojas vēja viļņi? Ar vieglu vēju uz mierīgas ūdens virsmas parādās viegli viļņojumi. Tā ātrumam palielinoties, parādās nelieli ritmiski viļņi. Pakāpeniski to garums un augstums palielinās. Ar tālākvējam pastiprinoties, uz to cekulām sāk veidoties b altu putu “jēri”. Vēja viļņu ātrums var būt ļoti dažāds (no 10 līdz 90 km/h). Pēc vēja apstāšanās jūrā jūs varat redzēt garus, zemus un maigus viļņus, ko sauc par viļņiem.

Ir svarīgi atzīmēt, ka ūdens ir daudz blīvāka viela nekā gaiss. Rezultātā ūdenskrātuves virsma pēc vēja ietekmes nedaudz "atpaliek", un viļņi pārvēršas viļņos tikai pēc kāda laika.

Vēja viļņi ir jānošķir no cunami un plūdmaiņas. Pirmie rodas zemes garozas palielinātas seismiskās aktivitātes rezultātā, bet otrās - mūsu planētas pavadoņa Mēness ietekmes rezultātā.

Jūras viļņu struktūra

Vēja vilnis sastāv no vairākiem elementiem (skatiet diagrammu zemāk):

• Viļņa virsotne ir viļņa augstākais punkts.
• Apakšā ir viļņa zemākais punkts.
• Nogāzes - aizvēja un vēja virzienā.

Viļņa aizvēja (priekšējais) slīpums vienmēr ir stāvāks nekā pretvēja slīpums. Šeit, starp citu, ir tieša līdzība ar smilšu kāpām, kuras arī veidojas vēja ietekmē. Tuvojoties krastam, viļņa zole palēninās ūdenskrātuves dibenā, un tā cekuls apgāžas, sadaloties daudzās strūklās. Šo procesu pavada aktīva iežu iznīcināšana. Ja vilnis ietriecas piekrastes klintī, tad ūdens tiek izmests uz augšu spēcīgas putu kolonnas veidā, kuras augstums var sasniegt vairākus desmitus metru.

Vēja viļņu raksturojums

Okeanogrāfijā ir četras galvenās jūras viļņu īpašības. Tas ir:

• Augstums ir vertikālais attālums starp zoli un izciļņu.
• Garums - attālums starp divām blakus esošo viļņu virsotnēm.
• Ātrums - attālums, ko viļņu virsotne noiet laika vienībā (parasti mēra metros sekundē).
• Stāvums ir viļņu augstuma attiecība pret pusi no tā garuma.

Vēja viļņu garums svārstās no 0,5 līdz 250 metriem, augstums var sasniegt 20-25 metrus. Spēcīgākie viļņi ir novērojami dienvidu puslodē, atklātajā okeānā. Šeit to kustības ātrums bieži sasniedz 15-20 m/s. Mazākie viļņi ir raksturīgi iekšējām jūrām, kas ieplūst dziļi kontinentā (piemēram, Melnajai vai Azovas jūrai).

Jūras viļņi: mērogs

Jūras stāvoklis ir termins, ko izmanto okeanogrāfijas zinātnē, lai noteiktu lielu ūdenstilpju (ezeru, jūru, okeānu) atklātās virsmas stāvokli. To raksturo, pirmkārt, viļņu augstums un to stiprums. Lai novērtētu jūras nelīdzenuma pakāpi, tiek izmantota Pasaules Meteoroloģijas organizācijas izstrādātā 9 ballu skala.

Rezultāts	Vārds	Viļņa augstums (m)	Ārējās zīmes
0	Perfekti mierīga jūra	0	Jūras virsma ir gluda
1	Rāma jūra	0-0, 1	Viļņi un nelieli viļņi
2	Zems uztraukums	0, 1-0, 5	Viļņu virsotnes sāk apgāzties, bet putu vēl nav
3	Neliels satraukums	0, 5-1, 25	Dažreiz viļņu virsotnēs parādās "jēri"
4	Mērens uztraukums	1, 25-2, 5	"Jēri" ir lielos daudzumos
5	Nelīdzenā jūra	2, 5-4	Rādās lielas izciļņas
6	Liels satraukums	4-6	Riedas veido lielus vētras uzplūdus
7	Liels uztraukums	6-9	Putu izstiepjas strēmelēs un daļēji pārklāj viļņu nogāzes
8	Ļoti spēcīgs uztraukums	9-14	Putas pilnībā pārklāj viļņu nogāzes
9	Izcils uztraukums	Vairāk nekā 14	Visa viļņu virsma ir pārklāta ar biezu putu slāni. Gaiss ir piesātināts ar ūdens putekļiem. Redzamība strauji pasliktinās.

Jūras viļņi kā enerģijas avots

IzmantojietOkeāna viļņu dabiskā enerģija ir viena no daudzsološākajām alternatīvās elektroenerģijas nozares jomām. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka visu vēja viļņu kopējā jauda uz planētas ir 10²⁰ J/stundā. Tas ir kolosāls skaitlis, bet problēma ir tā, ka iegūt un izmantot šo enerģiju ir ļoti grūti.

Šodien tādas valstis kā Lielbritānija, Īrija, Norvēģija un Indija nopietni nodarbojas ar viļņu enerģijas attīstību. Viļņu spēkstacijas darbības pamatā ir jūras viļņa mehāniskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā, izmantojot darba mehānismus, kas sastāv no īpašiem pludiņiem, asmeņiem un svārstiem.

Pirmā šāda elektrostacija tika uzsākta Norvēģijā 1985. gadā. Tā jauda ir 850 kW. Mūsdienās daudzas valstis izmanto viļņu enerģiju, lai darbinātu autonomas bojas, gaismas kuģus, marikultūras fermas un pat nelielas urbšanas platformas.