Seegolf

duimnael|Oseaangolwe duimnael|'n Groot golf met 'n branderplankryer duimnael|Groot golwe aan die kus van Newport, Kalifornië. duimnael|300px|regs|Golwe in die Middelandse See

Seegolwe is oppervlakgolwe op 'n oseaan. Soos die wind waai, stoot dit die oseaan se water daarvoor uit en verplaas dit so van die windenergie na die water deur middel van wrywing.

In vloeidinamika is seegolwe, of windgegenereerde golwe, 'n wateroppervlakgolf wat op die vrye oppervlak van waterliggame voorkom. Dit is die resultaat van wind wat oor 'n vloeistofoppervlak beweeg. Golwe in die oseaan kan duisende kilometers ver reis voordat hulle land bereik. Seegolwe op aarde wissel in grootte van klein rimpelings tot golwe wat meer as 30 m hoog is. Die hoogte word beperk deur windsnelheid, duur, bepaalde gebied en waterdiepte.

Soos die oseaandiepte vergroot, verklein die golwe; daar kom tog soms fratsgolwe voor, somtyds tot 30 meter hoog. Sulke golwe verskil van tsoenami's, wat deur aardbewings onder die water veroorsaak word en slegs naby die kus voorkom.

As dit direk deur plaaslike waters gegenereer word, word 'n windgolfstelsel 'n windsee genoem. Windgolwe sal in 'n groot sirkelroete beweeg nadat hulle gegenereer is – dit buig effens links in die Suidelike Halfrond en effens regs in die Noordelike Halfrond. Nadat dit uit die gebied beweeg het, word windgolwe deinings genoem en kan dit duisende kilometers ver beweeg. 'n Opmerklike voorbeeld hiervan is golwe wat tydens swaar winde suid van Tasmanië gegenereer word en oor die Stille Oseaan na die suide van Kalifornië sal beweeg; dit skep wenslike branderrytoestande. Meer algemeen bestaan 'n deining uit windgegenereerde golwe wat op daardie tydstip nie noemenswaardig deur die plaaslike wind beïnvloed is nie. Dit is elders of 'n geruime tyd gelede gegenereer.Holthuijsen (2007), bl. 5. Seegolwe in die oseaan word see-oppervlakgolwe genoem en is hoofsaaklik swaartekraggolwe.

duimnael|Die NOAA-skip Delaware II in gure weer op Georges Bank. Windgolwe het 'n sekere mate van ewekansigheid: Daaropvolgende golwe verskil in hoogte, duur en vorm met beperkte voorspelbaarheid. Dit kan beskryf word as 'n stogastiese proses, in kombinasie met die fisika wat hul opwekking, groei, voortplanting en verval reguleer, sowel as die interafhanklikheid tussen vloeikwaliteit soos die wateroppervlakbewegings, vloeitempo en waterdruk. Die sleutelstatistieke van windgolwe (beide seë en deinings) in ontwikkelende seestate kan met windgolfmodelle voorspel word.

Alhoewel golwe gewoonlik op die oseane van die Aarde gevind word, kan die koolwaterstofsee van Titaan ('n maan van Saturnus) ook windgedrewe golwe hê.

Vorming duimnael| duimnael|Golfvorming duimnael| duimnael| Die fases van 'n oseaanoppervlakgolf: 1. Golfkruin, waar die watermassas van die oppervlaklaag horisontaal in dieselfde rigting as die voortplantende golffront beweeg. 2. Vallende golf. 3. Trog, waar die watermassas van die oppervlaklaag horisontaal beweeg in die teenoorgestelde rigting van die golffrontrigting. 4. Stygende golf. Die oorgrote meerderheid groot golwe wat op 'n strand uitspoel, is die gevolg van verre winde. Vyf faktore beïnvloed die vorming van die vloeistrukture in windgolwe:

Windspoed of sterkte relatief tot golfsnelheid – die wind moet vinniger beweeg as die golfkruin vir energie-oordrag. Die ononderbroke afstand van oop water waaroor die wind waai sonder noemenswaardige rigtingverandering (genoem die "strykgebied"). Die breedte van die gebied wat deur die strykgebied beïnvloed word (teen die regte hoek tot die afstand). Windduur – die tyd wat die wind oor die water gewaai het. Waterdiepte.

Al hierdie faktore werk saam om die grootte van die watergolwe en die struktuur van die vloei daarin te bepaal.

Die belangrikste afmetings wat met golwe verband hou, is:

Golfhoogte (vertikale afstand van trog tot kruin). Golflengte (afstand van kruin tot kruin in die voortplantingsrigting). Golfperiode (tydsinterval tussen die aankoms van opeenvolgende kruine by 'n stilstaande punt). Golfvoortplantingrigting

'n Volledig ontwikkelde see het teoreties moontlik die maksimum golfgrootte vir 'n wind met 'n spesifieke sterkte, duur en strykgebied. Verdere blootstelling aan daardie spesifieke wind kan slegs 'n verspreiding van energie veroorsaak as gevolg van die breek van golftoppe en die vorming van "witkappe". Golwe in 'n gegewe gebied het gewoonlik 'n verskeidenheid hoogtes. Vir weerberigte en vir wetenskaplike ontleding van windgolfstatistieke, word hul kenmerkende hoogte oor 'n periode gewoonlik uitgedruk as "beduidende golfhoogte". Hierdie syfer verteenwoordig 'n gemiddelde hoogte van die hoogste derde van die golwe in 'n gegewe periode (gewoonlik êrens gekies tussen 20 minute en twaalf uur), of in 'n spesifieke golf- of stormstelsel. Die beduidende golfhoogte is ook die waarde wat 'n "opgeleide waarnemer" (bv. van 'n skeepsbemanning) kan skat uit visuele waarneming van 'n seestaat. Gegewe die wisselvalligheid van golfhoogte, is die grootste individuele golwe waarskynlik ietwat minder as twee keer die gerapporteerde beduidende golfhoogte vir 'n spesifieke dag of storm.

Golfvorming op 'n aanvanklik plat wateroppervlak deur wind word begin deur 'n ewekansige verdeling van die normale druk van onstuimige windvloei oor die water. Hierdie drukskommeling produseer normale en tangensiale (raaklynige) spanning in die oppervlakwater, wat golwe opwek. Daar word aanvaar dat:

Die water oorspronklik in rus is. Die water nie viskeus (vertraag in vloei) is nie. Die water rotasievry is. Daar 'n ewekansige verdeling van normale druk is vanaf die onstuimige wind na die wateroppervlak. Korrelasies tussen lug- en waterbewegings afgeskeep word.

Die tweede meganisme behels windskeerkragte op die wateroppervlak. John W. Miles het in 1957 'n meganisme vir die opwekking van oppervlakgolwe voorgestel wat geïnisieer word deur onstuimige windafskuiwingsvloei, gebaseer op die onsigbare Orr-Sommerfeld-vergelyking. Hy het gevind dat die energie-oordrag van wind na wateroppervlak eweredig is aan die kromming van die snelheidsprofiel van die wind op die punt waar die gemiddelde windspoed gelyk is aan die golfspoed. Aangesien die windspoedprofiel logaritmies teenoor die wateroppervlak is, het die kromming op hierdie punt 'n negatiewe teken. Hierdie verwantskap toon die windvloei wat sy kinetiese energie oordra na die wateroppervlak by hul skeidingsvlak.

Aannames:

Tweedimensionele parallelle afskuiwingsvloei. Ondrukbare, onsigbare water en wind. Draaivrye water. Die helling van die verplasing van die wateroppervlak is klein.

Oor die algemeen kom hierdie golfvormingsmeganismes saam op die wateroppervlak voor en produseer uiteindelik ten volle ontwikkelde golwe.

Byvoorbeeld, as ons 'n plat seevlak aanneem (toestand in Beaufort 0), en 'n skielike windstroom voortdurend oor die seevlak waai, volg die proses van fisiese golfopwekking dié volgorde:

Onstuimige wind vorm ewekansige drukfluktuasies by die seevlak. Rimpels met golflengtes in die orde van 'n paar sentimeter word gegenereer deur die drukwisselings. (Die Phillips-meganisme) Die winde werk aan op die oorspronklike gekrimpte seevlak en veroorsaak dat die golwe groter word. Namate die golwe groei, word die drukverskille groter, wat die groeitempo laat toeneem. Uiteindelik bespoedig die skuifonstabiliteit die golfgroei eksponensieel. (Die Miles-meganisme) Die interaksies tussen die golwe op die oppervlak genereer langer golwe en die interaksie sal golfenergie oordra van die korter golwe wat deur die Miles-meganisme opgewek word, na die golwe wat effens laer frekwensies het as die frekwensie by die piekgolfgroottes en dan sal die golwe uiteindelik vinniger wees as die kruiswindspoed (Pierson & Moskowitz).

Toestande wat nodig is vir 'n volledig ontwikkelde see met gegewe windsnelheid, en die parameters van die gevolglike golwe Windtoestande Golfgrootte Windspoed in een rigting Strykgebied Windduur Gemiddelde hoogte Gemiddelde golflengte Gemiddelde periode en spoed 19 kilometer per uur 19 km 2 uur 0,27 m 8,5 m 3,0 sek, 10,2 km/h 37 kilometer per uur 139 km 10 uur 1,5 m 33,8 m 5,7 sek, 21,4 km/h 56 kilometer per uur 518 km 23 uur 4,1 m 76,5 m 8,6 sek, 32,0 km/h 74 kilometer per uur 1 313 km 42 uur 8,5 m 136 m 11,4 sek, 42,9 km/h 92 kilometer per uur 2 627 km 69 uur 14,8 m 212,2 m 14,3 sek, 53,4 km/h OPMERKING: Die meeste golfsnelhede bereken uit die golflengte gedeel deur die periode is eweredig aan die vierkantswortel van die golflengte. Dus, behalwe vir die kortste golflengte, volg die golwe die diepwaterteorie. Die 8,5 meter lange golf moet óf in vlak water óf tussen diepte wees.

Tipes duimnael| Brander op 'n rotsagtige, onreëlmatige bodem. Porto Covo, wes van Portugal. Drie verskillende soorte windgolwe ontwikkel met verloop van tyd:

Kapillêre golwe, of rimpelings, word oorheers deur gevolge van die oppervlakspanning. Swaartekraggolwe, oorheers deur gravitasie- en traagheidskragte. Seë, plaaslik opgewek deur die wind. Swellings wat weggevoer is van waar hulle deur die wind opgewek is en in mindere of meerdere mate versprei is.

Rimpelings verskyn op gladde water as die wind waai, maar sal vinnig wegkwyn as die wind gaan lê. Die herstellende krag waarmee hulle kan voortplant, is oppervlakspanning. Seegolwe is groter, dikwels onreëlmatige bewegings wat onder volgehoue winde vorm. Hierdie golwe is geneig om baie langer te hou, selfs nadat die wind gaan lê het, en die herstellende krag wat hulle laat voortplant, is swaartekrag. Terwyl golwe van hul oorspronggebied af voortvloei, skei hulle natuurlik in groepe van gemeenskaplike rigting en golflengte. Die stelle golwe wat op hierdie manier gevorm word, staan bekend as swelle.

Individuele "dwalergolwe", veel hoër as die ander golwe in die seestaat, kan voorkom. In die geval van die Draupner-golf was die hoogte van 25 meter van die golf 2,2 keer die beduidende golfhoogte. Sulke golwe is algemeen van getye, wat veroorsaak word deur die gravitasietrekking van die maan en die son, tsoenami's wat veroorsaak word deur aardbewings of aardstortings onder water en golwe wat gegenereer word deur ontploffings onder die water of die val van meteoriete – met baie langer golflengtes as windgolwe.

Die grootste windgolwe wat ooit aangeteken is, is nie individuele golwe nie, maar standaardgolwe in uiterste seestate. Byvoorbeeld, 29 m hoë golwe is aangeteken op die RRS Discovery in 'n see met 'n beduidende golfhoogte van 18,5 m, dus was die hoogste golf slegs 1,6 keer die beduidende golfhoogte. Die grootste aangeteken, deur 'n boei (2011), was 32,3 m hoog tydens die 2007-tifoon Krosa naby Taiwan.

Spektrum duimnael| Klassifikasie van die spektrum van golwe van die see volgens golftydperk Oseaangolwe kan geklassifiseer word op grond van: die versteurende krag wat hulle skep; die mate waarin die versteurende krag hulle na die vorming bly beïnvloed; die mate waarin die herstelkrag hulle verswak of verplat; en hul golflengte of periode. Seismiese seegolwe het ongeveer 20 minute en snelhede van 760 km/h. Windgolwe (diepwatergolwe) het ongeveer 'n periode van 20 sekondes. + Golftipe Tipiese golflengte Versteurende krag Herstel van krag Kapillêre golf <2   cm Wind Oppervlakspanning Windgolf 60-150 m Wind oor die see Swaartekrag Seiche Groot, veranderlik; 'n funksie van bakgrootte Verandering in atmosferiese druk, stormstuwing Swaartekrag Seismiese seegolf (tsoenami) 200 km Fout van seebodem, vulkaniese uitbarsting, grondverskuiwing Swaartekrag Gety Die helfte van die omtrek van die aarde Gravitasie-aantrekkingskrag, rotasie van die aarde Swaartekrag