Větrné vlny: koncept, struktura a vlastnosti. Jak vzniká větrná vlna?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-12 05:06

Vlna je přírodní jev, který do značné míry určuje komfort pobytu na volném moři. Malé vlny si možná ani nevšimnou. Ale ty velké jsou schopny způsobit značné škody na námořní lodi a poškodit její cestující. Tento článek se zaměří na vlny větru. Co to je, jak se tvoří a jaké mají vlastnosti? Pojďme si na všechny tyto otázky odpovědět společně!

Větrné vlny – co to je?

Žádná vodní plocha nemůže zůstat klidná a nehybná. Ostatně i vítr, který je svou silou nepatrný, se na jeho hladině jistě projeví. Vlna větru vzniká v důsledku přímého dopadu větru na vodní hladinu moře nebo jezera. Abyste lépe porozuměli mechanismu jeho vzniku, můžete sledovat pšeničné pole za větrného počasí.

Jak se tedy tvoří větrné vlny? Při slabém větru se na klidné hladině vody objevují lehké vlnky. Jak se jeho rychlost zvyšuje, objevují se malé rytmické vlny. Postupně se zvětšuje jejich délka a výška. S dalšímjak vítr zesílí, začnou se na jejich hřebenech tvořit „beránky“z bílé pěny. Rychlost větrných vln se může značně lišit (od 10 do 90 km/h). Poté, co se vítr na moři zastaví, můžete vidět dlouhé, nízké a mírné vlny, nazývané vlnění.

Je důležité si uvědomit, že voda je mnohem hustší látka než vzduch. Výsledkem je, že hladina nádrže po dopadu větru trochu "zaostává" a vlnky se až po chvíli změní ve vlny.

Větrné vlny je třeba odlišit od tsunami a přílivu a odlivu. První z nich vznikají v důsledku zvýšené seismické aktivity zemské kůry a druhé v důsledku dopadu satelitu naší planety, Měsíce.

Struktura mořských vln

Větrná vlna se skládá z několika prvků (viz obrázek níže):

• Hřeben je nejvyšší bod vlny.
• Spodek je nejnižší bod vlny.
• Svahy – závětrné a návětrné.

Závětrný (přední) sklon vlny je vždy strmější než návětrný. Zde mimochodem existuje přímá analogie s písečnými dunami, které se také tvoří pod vlivem větru. Při přiblížení ke břehu se podrážka vlny na dně nádrže zpomaluje a její hřeben se převrací a rozbíjí se do mnoha spršek. Tento proces je doprovázen aktivní destrukcí hornin. Pokud vlna narazí na pobřežní kámen, voda se vyvrhne v podobě silného pěnového sloupce, jehož výška může dosáhnout několika desítek metrů.

Charakteristiky větrných vln

V oceánografii existují čtyři hlavní charakteristiky mořské vlny. Toto je:

• Výška je vertikální vzdálenost mezi podrážkou a hřebenem.
• Délka – vzdálenost mezi dvěma hřebeny sousedních vln.
• Rychlost – vzdálenost, kterou urazí hřeben vlny za jednotku času (obvykle měřeno v metrech za sekundu).
• Strmost je poměr výšky vlny k polovině její délky.

Délka větrných vln se velmi liší od 0,5 do 250 metrů, výška může dosáhnout 20-25 metrů. Nejsilnější vlny jsou pozorovány na jižní polokouli, na otevřeném oceánu. Zde rychlost jejich pohybu často dosahuje 15-20 m/s. Nejmenší vlny jsou typické pro vnitrozemská moře, která sahají hluboko do kontinentu (například pro Černé nebo Azovské moře).

Mořské vlny: stupnice

Stav moře je termín používaný v oceánografické vědě k určení stavu otevřené hladiny velkých vodních ploch (jezer, moří, oceánů). Vyznačuje se především výškou vln a jejich silou. K posouzení stupně drsnosti moře se používá 9bodová stupnice vyvinutá Světovou meteorologickou organizací.

Skóre	Jméno	Výška vlny (m)	Vnější znaky
0	Dokonale klidné moře	0	Povrch moře je hladký
1	Klidné moře	0-0, 1	Vlnky a mírné vlny
2	Nízké vzrušení	0, 1-0, 5	Hřebeny vln se začínají překlápět, ale ještě není žádná pěna
3	Mírné vzrušení	0, 5-1, 25	Někdy se na hřebenech vln objeví „jehňata“
4	Střední vzrušení	1, 25-2, 5	"Jehňata" jsou přítomna ve velkém množství
5	Rozbouřené moře	2, 5-4	Objevují se velké hřebeny
6	Hlavní rozruch	4-6	Hřebeny tvoří velké bouřkové vlny
7	Velké vzrušení	6-9	Pěna se táhne do pásů a částečně pokrývá svahy vln
8	Velmi silné vzrušení	9-14	Pěna zcela pokrývá svahy vln
9	Výjimečné vzrušení	více než 14	Celý povrch vln je pokryt silnou vrstvou pěny. Vzduch je nasycen vodním prachem. Viditelnost prudce klesá.

Mořské vlny jako zdroj energie

PoužítPřírodní energie vln oceánu je jednou z perspektivních oblastí alternativního energetického průmyslu. Vědci vypočítali, že celkový výkon všech větrných vln na planetě je 10²⁰ J/hodinu. Toto je kolosální číslo, ale problém je v tom, že získání a využití této energie je velmi obtížné.

Dnes se do rozvoje energie vln vážně zabývají země jako Velká Británie, Irsko, Norsko a Indie. Provoz vlnové elektrárny je založen na přeměně mechanické energie mořské vlny na elektrickou energii pomocí pracovních mechanismů sestávajících ze speciálních plováků, lopatek a kyvadel.

První taková elektrárna byla spuštěna v Norsku v roce 1985. Jeho výkon je 850 kW. V současnosti řada zemí využívá energii vln k pohonu autonomních bójí, majáků, mořských farem a dokonce i malých vrtných plošin.