Поверхневі хвилі, хвилюва́ння — коливальні рухи поверхневих мас рідини на межі контакту із середовищем з меншою густиною. На планеті Земля це явище найбільше розповсюджено на поверхні вод водойм (у морях, океанах, озерах, річках). Відбувається з утворенням водяних валів (хвиль), викликаних вітром, зміною , землетрусами, різкою зміною профілю дна, силою гравітації та рухом окремих великих водних мас, морських суден тощо. Невеликі хвилі називають брижами.
Загальний опис
Загальною властивістю хвиль на воді є наявність дисперсії, що суттєво впливає на розвиток хвильових процесів на поверхні води. Саме в зв'язку з явищем дисперсії розрізняють хвилі на глибокій Воді (довжина хвилі менша за глибину водойми) та хвилі на мілкій воді, Для цих останніх явище дисперсії не спостерігається і їх фазова швидкість визначається глибиною водойми.
При відхиленні точок на поверхні рідини від положення рівноваги починають діяти дві сили, які намагаються повернути їх до рівноважного стану — це сили поверхневого натягу та сили ваги. У залежності від довжини хвилі одна із цих сил може стати превалюючою. В зв'язку з цим розрізняють поверхневі хвилі капілярні і гравітаційні.
Принципово важливим є розподіл хвиль на поверхні води на лінійні і нелінійні. Визначальним параметром при цьому є величина відношення амплітуди хвилі до її довжини,.
Вітрові хвилі — коливальні рухи води на поверхні водойм, що виникають внаслідок дії вітру.
Брижі — невеликі, неправильної форми хвилі, що виникають на поверхні води під впливом поривів вітру.
Буруни — хвилі, що з піною розбиваються об підводні та надводні перепони.
Хвилі, що генеруються судном
Крім різного типу хвиль, що формуються на поверхні води в процесі взаємодії атмосфери і океану, збурення на водяній поверхні виникають при русі на воді різних транспортних засобів (човнів, суден, поромів та інш.). Такі хвилі мають специфічні особливості, пов'язані з локальних характером лії на поверхню води. Перше пояснення механізму генерації таких хвиль та визначення особливостей їх поширення належать лорду Кельвіну. Ним відмічена характерна форма хвильової картини за судном, яка складається суперпозицією поперечних по відношенню до напрямку руху, хвиль та біжучих хвиль, що поширюються під певним кутом до цього напрямку. Для глибокої водойми кут розхилу клиноподібної хвилевої картини не залежить від швидкості руху судна і складає 18 градусів і 28 мінут.
Використання енергії хвиль
Поширення хвиль будь-якої фізичної природи пов'язано з переносом енергії. Враховуючи значну густину води поверхневі (гравітаційні) хвилі, в яких спостерігається значний підйом частинок води над положенням рівноваги, мають переносити досить значну енергію. Саме з цим значним запасом енергії пов'язана і руйнівна дія хвиль під час потужних штормів. На рисунку показано руйнівні наслідки зимового шторму в 1988 році для хвильової електростанції в (Øygarden) поблизу Бергена в Норвегії.
Значні запаси енергії в гравітаційних хвилях стимулюють дослідження можливостей використання їх, як джерела відновлюваної енергії. Детальний огляд проведених робіт різних країнах та аналіз досвіду конструкторської реалізації різних механізмів для перетворення енергії хвиль в електричну енергію, або енергію потоку газу, представлено в
Схематичне зображення механізму, що є елементом станції для використання хвильової енергії показано на рисунку. Енергія хвильових рухів розподілена по великій площі, що, звичайно, утруднює завдання практичного її використання. Для досягнення ефективного перетворення хвильової енергії в корисну енергію необхідно вирішувати значну кількість інженерних задач та забезпечувати відповідний рух елементів, кінетична енергія яких і є корисною енергією.
Див. також
Примітки
- Брижі // Словник української мови : в 11 т. — Київ : Наукова думка, 1970—1980.
- Ламб Г. Гидромеханика. — Москва-Ленинград: Издательство технико-теоретической литературы, 1947, 928 с.
- Дж. Уизем, Линейные и нелинейные волны, -Москва, Мир, 1977, 624 с.
- Antonio F. de O. Falkao Wave energy utilization: A review of the Technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol.14, 2010, p.899-918.
Література
- NOAA National Weather Service
- ESA press release on swell tracking with ASAR onboard ENVISAT
- HyperPhysics — Ocean Waves
- (англ.) Wave Height Map — висота хвиль на поверхні Світового океану в реальному часі.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Poverhnevi hvili hvilyuva nnya kolivalni ruhi poverhnevih mas ridini na mezhi kontaktu iz seredovishem z menshoyu gustinoyu Na planeti Zemlya ce yavishe najbilshe rozpovsyudzheno na poverhni vod vodojm u moryah okeanah ozerah richkah Vidbuvayetsya z utvorennyam vodyanih valiv hvil viklikanih vitrom zminoyu zemletrusami rizkoyu zminoyu profilyu dna siloyu gravitaciyi ta ruhom okremih velikih vodnih mas morskih suden tosho Neveliki hvili nazivayut brizhami Morska hvilya ta ruh chastok v vodi koli dovzhina hvili nabagato bilsha za glibinu Formuvannya rebristogo pishanogo dna Morska hvilya Pivnichnij Lodovitij okean shtorm 1989 rokuZagalnij opisZagalnoyu vlastivistyu hvil na vodi ye nayavnist dispersiyi sho suttyevo vplivaye na rozvitok hvilovih procesiv na poverhni vodi Same v zv yazku z yavishem dispersiyi rozriznyayut hvili na glibokij Vodi dovzhina hvili mensha za glibinu vodojmi ta hvili na milkij vodi Dlya cih ostannih yavishe dispersiyi ne sposterigayetsya i yih fazova shvidkist viznachayetsya glibinoyu vodojmi Pri vidhilenni tochok na poverhni ridini vid polozhennya rivnovagi pochinayut diyati dvi sili yaki namagayutsya povernuti yih do rivnovazhnogo stanu ce sili poverhnevogo natyagu ta sili vagi U zalezhnosti vid dovzhini hvili odna iz cih sil mozhe stati prevalyuyuchoyu V zv yazku z cim rozriznyayut poverhnevi hvili kapilyarni i gravitacijni Principovo vazhlivim ye rozpodil hvil na poverhni vodi na linijni i nelinijni Viznachalnim parametrom pri comu ye velichina vidnoshennya amplitudi hvili do yiyi dovzhini Vitrovi hvili kolivalni ruhi vodi na poverhni vodojm sho vinikayut vnaslidok diyi vitru Brizhi neveliki nepravilnoyi formi hvili sho vinikayut na poverhni vodi pid vplivom poriviv vitru Buruni hvili sho z pinoyu rozbivayutsya ob pidvodni ta nadvodni pereponi Hvili sho generuyutsya sudnomKrim riznogo tipu hvil sho formuyutsya na poverhni vodi v procesi vzayemodiyi atmosferi i okeanu zburennya na vodyanij poverhni vinikayut pri rusi na vodi riznih transportnih zasobiv chovniv suden poromiv ta insh Taki hvili mayut specifichni osoblivosti pov yazani z lokalnih harakterom liyi na poverhnyu vodi Pershe poyasnennya mehanizmu generaciyi takih hvil ta viznachennya osoblivostej yih poshirennya nalezhat lordu Kelvinu Nim vidmichena harakterna forma hvilovoyi kartini za sudnom yaka skladayetsya superpoziciyeyu poperechnih po vidnoshennyu do napryamku ruhu hvil ta bizhuchih hvil sho poshiryuyutsya pid pevnim kutom do cogo napryamku Dlya glibokoyi vodojmi kut rozhilu klinopodibnoyi hvilevoyi kartini ne zalezhit vid shvidkosti ruhu sudna i skladaye 18 gradusiv i 28 minut Vikoristannya energiyi hvilKolivannya elementu v pristroyi dlya vikoristannya hvilovoyi energiyi Poshirennya hvil bud yakoyi fizichnoyi prirodi pov yazano z perenosom energiyi Vrahovuyuchi znachnu gustinu vodi poverhnevi gravitacijni hvili v yakih sposterigayetsya znachnij pidjom chastinok vodi nad polozhennyam rivnovagi mayut perenositi dosit znachnu energiyu Same z cim znachnim zapasom energiyi pov yazana i rujnivna diya hvil pid chas potuzhnih shtormiv Na risunku pokazano rujnivni naslidki zimovogo shtormu v 1988 roci dlya hvilovoyi elektrostanciyi v Oygarden poblizu Bergena v Norvegiyi Viglyad zrujnovanoyi vnaslidok shtormu hvilovoyi elektrostanciyi Znachni zapasi energiyi v gravitacijnih hvilyah stimulyuyut doslidzhennya mozhlivostej vikoristannya yih yak dzherela vidnovlyuvanoyi energiyi Detalnij oglyad provedenih robit riznih krayinah ta analiz dosvidu konstruktorskoyi realizaciyi riznih mehanizmiv dlya peretvorennya energiyi hvil v elektrichnu energiyu abo energiyu potoku gazu predstavleno v Shematichne zobrazhennya mehanizmu sho ye elementom stanciyi dlya vikoristannya hvilovoyi energiyi pokazano na risunku Energiya hvilovih ruhiv rozpodilena po velikij ploshi sho zvichajno utrudnyuye zavdannya praktichnogo yiyi vikoristannya Dlya dosyagnennya efektivnogo peretvorennya hvilovoyi energiyi v korisnu energiyu neobhidno virishuvati znachnu kilkist inzhenernih zadach ta zabezpechuvati vidpovidnij ruh elementiv kinetichna energiya yakih i ye korisnoyu energiyeyu Div takozhHvilya Vnutrishni hvili Priplivi ta vidplivi Pribij Mertvi brizhi Cunami Shtorm Hvili vbivci Hvilovij opir Hvilove diyannya Rozryad na poverhnevij hviliPrimitkiBrizhi Slovnik ukrayinskoyi movi v 11 t Kiyiv Naukova dumka 1970 1980 Lamb G Gidromehanika Moskva Leningrad Izdatelstvo tehniko teoreticheskoj literatury 1947 928 s Dzh Uizem Linejnye i nelinejnye volny Moskva Mir 1977 624 s Antonio F de O Falkao Wave energy utilization A review of the Technologies Renewable and Sustainable Energy Reviews vol 14 2010 p 899 918 LiteraturaNOAA National Weather Service ESA press release on swell tracking with ASAR onboard ENVISAT HyperPhysics Ocean Waves angl Wave Height Map visota hvil na poverhni Svitovogo okeanu v realnomu chasi