Наблюдения за волнами

Наблюдения за волнами

Перемещение волн, по-видимому, некоторым образом изменяет воздушный поток, так что атмосфера скользит над взволнованной поверхностью даже более вольно, чем он имел возможность бы скользить при отсутствии волн. По всей видимости, этого не наблюдается при скоростях ветра более пяти метров/сек, но напряжение остается поразительно низким если сравнивать с напряжениями над вторыми естественными поверхностями. Одна из значительных трудностей тут пребывает в том, что совсем не имеется прямых наблюдений в тех серьёзных случаях, когда скорость ветра больше 12 м/сек, а разгон и время действия (расстояние, пройденное над водой) достаточны, чтобы развить значительное беспокойство. (Ветер даже в 20 м/сек может создать волны в 8-10 м высотой, другими словами высотой с трехэтажный дом. Проведение наблюдений в таких условиях посредством правильных устройств — тяжёлая задача, и не страно, что они никем не были осуществлены.) Кое-какие косвенные изучения были выполнены методом измерения ветрового нагона воды у берегов, но в интерпретации таких измерений имеется довольно много неопределённостей и трудностей. Как возможно предположить, шероховатость поверхности при высоких скоростях ветра пару возрастает, так что напряжение на поверхности возрастает стремительнее, чем квадрат скорости ветра.

В случае если высказать предположение, что напряжение возрастает как минимум как квадрат скорости ветра, то становится ясным, что сильные ветры создают значительно более сильный эффект, чем возможно было ожидать, в случае если исходить из частоты их повторяемости. Пять часов штормового ветра в 30 м/сек передадут воде больше количества перемещения, чем не сильный бризы (5 м/сек) за чемь дней. Если бы удалось продемонстрировать, что при сильных ветрах напряжение на поверхности возрастает заметно стремительнее, чем квадрат скорости ветра, то выяснилось бы, что передача количества перемещения океану на протяжении случайного шторма больше, чем на протяжении долгодействующих ветров средней силы.
Соблазнительно попытаться узнать воздействие сильных ветров исходя из того, что нам известно о более не сильный. Конечно, формы взволнованных поверхностей схожи, не обращая внимания на размеры волн, в случае если пренебречь волнами длиной менее 5 см, которые очень сильно подвержены влиянию поверхностного натяжения. Как это ни необычно, единственный фактор, благодаря которому одно созданное ветром волновое поле значительно отличается от другого, — это поверхностное натяжение, не смотря на то, что оно конкретно воздействует лишь на весьма маленькие волны. Вправду, поверхностное натяжение-это база всей шкалы силы ветра Бофорта, которая зависит от характера и числа белых гребней; лишь то, что поверхностное натяжение сильнее при низких скоростях ветра, чем при высоких, дает нам возможность видеть качественное различие в характере морской поверхности при различных скоростях ветра. В остальном волны будут смотреться одинаково, кроме различия в величине. Если бы мы были уверены, что возможно пренебречь действием поверхностного натяжения, тогда мы имели возможность вычислить силу напряжения ветра при громадных скоростях на базе данных, взятых при низких скоростях. Но при таких расчетах направляться быть предельно осмотрительным, по крайней мере пока не будут взяты кое-какие подтверждающие эти измерений.
Тогда как океан приводится в перемещение в основном поверхностными силами, воздух — это тепловой двигатель что для выработки механической энергии собственного перемещения применяет тепло, приобретаемое от Солнца. Любой тепловой двигатель действует методом получения тепловой энергии при относительно большой температуре, высвобождения части ее при более низкой температуре и преобразования другой энергии в механическую. Воздух осуществляет это, поглощая энергию в собственных нижних слоях и излучая ее в намного более холодных верхних слоях. Значительную часть тепла, требуемого для нагревания снизу, дает океан.
Энергия от океана поступает в воздух в двух формах. В случае если более холодный атмосфера движется над более теплой водой, то существует прямой поток тепла в воздух. Но большее значение имеет испарение воды с поверхности океана. Испарение приводит к охлаждению поверхности, другими словами в этом случае отбирается тепло от поверхности воды. В то время как насыщенный влагой атмосфера переносится на громадные высоты, где расширение при меньшем атмосферном давлении вызывает его охлаждение, пар может опять конденсироваться в водяные капельки, и тепло, которое было утрачено поверхностью воды, передается воздуху. В случае если появившееся облако опять испаряется, как это время от времени бывает, воздух не приобретает чистой тепловой энергии. Но в случае если вода падает на поверхность в виде дождя либо снега, тогда воздух возьмёт дополнительно тепло, достаточное, чтобы приводить ее в перемещение. В общем случае количество тепла, получаемого воздухом в следствии процесса испарения-конденсации, намного больше, чем количество тепла, приобретаемого методом прямого переноса через поверхность раздела вода-воздух.

Добавить комментарий