περι κύματος

Με τον όρο Κυματισμός χαρακτηρίζεται γενικά το σύνολο των φυσικών φαινομένων που παρουσιάζει η επιφάνεια της θάλασσας, που οφείλονται κυρίως στην απορρόφηση της κινητικής ενέργειας του ανέμου.

Γενικά

Κατά την έναρξη του ανέμου, στην επιφάνεια του ηρεμούντος ύδατος δημιουργούνται "ρυτίδες" ακανόνιστου σχήματος. Αργότερα όσο αυξάνει η ένταση του ανέμου παρατείνεται και η διάρκεια της δράσεως αυτού στην επιφάνεια του ύδατος, με συνέπεια οι ρυτίδες να μεταβάλλονται σε κύματα ακαθόριστου σχήματος και διεύθυνσης. Στη συνέχεια όμως, όταν παύσει να πνέει ο άνεμος τα κύματα λαμβάνουν συγκεκριμένη μορφή, δηλαδή κανονικό σχήμα με ορισμένο δηλαδή ύψος, μήκος και περίοδο. Αν μάλιστα δεν μεσολαβήσει άλλη αιτία η περίοδος του κυματισμού θα διατηρείται μέχρι της πλήρους απόσβεσής της.

• Κατά τον κυματισμό δεν μετατοπίζεται μάζα ύδατος, όπως κοινώς πιστεύεται, αλλά μόνο το σχήμα της κατανομής της επιφάνειας του ύδατος θάλασσας ή λίμνης, (όπως δηλαδή συμβαίνει στις κορυφές των στάχεων σ΄ ένα χωράφι όταν πνέει άνεμος).

Στοιχεία του κύματος. Α: ύψος κορυφής, valle: κοίλο, cresta: κορυφή, λ: μήκος κύματος και Η: ύψος κύματος.
Τό ότι δεν μετακινείται μάζα ύδατος γίνεται αντιληπτό με το ακόλουθο πείραμα: αν ριφθεί ένα μικρό τεμάχιο ξύλου στην επιφάνεια της θάλασσας θα παρατηρηθεί ότι ενώ τα κύματα προχωρούν, το ξύλο, εφόσον δεν ενεργήσει άλλη δύναμη (π.χ. άνεμος), θ΄ ανέρχεται και θα κατέρχεται στο ίδιο και το αυτό σημείο.

 

Ορισμοί

• Κορυφή κύματος: Ονομάζεται το υψηλότερο σημείο του κύματος
• Κοίλο κύματος: Ονομάζεται το χαμηλότερο σημείο του κύματος
• Μήκος κύματος: Ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων της αυτής φάσης (δηλαδή μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή δύο διαδοχικών κοίλων).Συνήθως συμβολίζεται με το γράμμα λ ή L.

Ο πίνακας "Το κύμα" του Μπουγκερεό(1896)

• Ύψος κύματος: Ονομάζεται η κάθετος απόσταση μεταξύ της κορυφής και του κοίλου του κύματος, είναι το αντίστοιχο πλάτος στη κυματική.
• Ταχύτητα κύματος: Ονομάζεται ο λόγος της προχώρησης του κύματος στο χρόνο που διέρρευσε, συμβολίζεται κυρίως με το γράμμα υ ή V.
• Περίοδος κύματος: Ονομάζεται ο απαιτούμενος χρόνος για να διέλθουν από ένα (σταθερό) σημείο δύο διαδοχικά σημεία ίδιων φάσεων, (δύο κορυφές, ή δύο κοίλα), συμβολίζεται συνήθως με το γράμμα τ ή Τ.
• Συχνότητα κύματος: Ονομάζεται ο αριθμός των μηκών κύματος που διέρχονται από ένα (σταθερό) σημείο, στη μονάδα του χρόνου. Συνήθως συμβολίζεται με το γράμμα ν ή Ν.

Από τους παραπάνω ορισμούς συνάγονται οι σχέσεις: V = L / T, καθώς και N = 1 / T

Παρατηρήσεις

Η κυριότερη αιτία δημιουργίας θαλάσσιων κυμάτων είναι ο άνεμος. Σε κλειστές μάλιστα θάλασσες όπως είναι η Μεσόγειος, η Βαλτική, ο Εύξεινος Πόντος κ.ά. που θεωρούνται απαλλαγμένες από παλίρροιες, ο άνεμος αποτελεί την κατ΄ εξοχήν αιτία των παρατηρουμένων κυμάτων. Το βάθος στο οποίο αναταράζεται η θάλασσα από τα κύματα είναι όσο περίπου και το επιφανειακό μήκος κύματος, (λίγο μικρότερο), του υφιστάμενου κάθε φορά κυματισμού. Αυτό είναι πολύ γνωστό στα υποβρύχια που "εν καταδύσει" ταξιδεύουν πάντα "εν ηρεμία". Το μέγιστο ύψος κύματος που είχε καταγραφεί επίσημα, από "πλοίο καιρού, μέχρι το 1965, ήταν στον Βόρειο Ατλαντικό όπου έφθασε τους 67 πόδες, περίπου 22 μέτρα. Η κινητική ενέργεια και μετρίων ακόμη κυμάτων είναι πολύ μεγάλη. Λόγου χάρη, κύμα ύψους περίπου 8 μέτρων, μεταφέρει ενέργεια σε προσβαλλόμενη ακτή (ακτογραμμή) που ισοδυναμεί με 700 ΗΡ/μέτρο (ΗΡ/m). Το γεγονός αυτό ερμηνεύει και τα καταστροφικά αποτελέσματα των κυμάτων επί των ακτών και των ναυαγίων.