بخشی از مقاله
كليات درباره حركات آب دريا
دريا محيطي دائما در تلاطم است كه حركات آن نتيجه حركات موجي با دوره هاي متفاوت و جريانهاي بزرگ دريائي كم و بيش متحدالشكل مي باشد.
الف- حركات موجي عبارت اند از:
- امواج كه دوره آنها بين 3 تا 20 ثانيه است و بلندي آنها به حدود ده متر مي رسد.
- امواج كوتاه (با ارتفاع كم) كه در بعضي از بنا در ديده مي شود، بلندي آنها چندين ده سانتيمتر و دوره آنها از چند ده
ثانيه تا چند دقيقه مي باشد. اين امواج موج چه ناميده مي شوند.
- جزر و مد كه دوره آن از 12 ساعت تا حدود 18 سال و بلندي آن در بعضي از سواحل به 15 متر مي رسد.
اين حركات كه به صورت نوسان دوره اي سطح آب دريا مشاهده مي شود، جريان‌هائي دوره ايجاد مي كند كه نسبت به نوسان آب كم و بيش عقب افتادگي زماني دارند.
ب-جريانهاي بزرگ دريايي را عوامل زير به وجود مي آورند:
- نيروهائي خارج از محيط دريا:بادها، جاذبه ماه و خورشيد و كواكب.
- نيروهاي مربوط به محيط دريا: تفاوت شوري و يا تفاوت دماي آب دريا.
- جريانهاي ناشي از باد ممكن است به حركات جزر و مد اضافه شده و سطح آب دريا را به مقدار قابل توجهي بالا بياورد. اين پديده در سواحل ژاپن و تاهيتي و بعضي سواحل ديگر زياد ديده مي شود. آن را به اصطلاح «جزر و مد همراه با موج باد» مي نامند.
جريانهاي دريايي به مناسبت سرعت كمي كه دارند، در اكثر موارد در رژيم سواحل مؤثز نيستند، ولي آب و هواي مناطق ساحلي همواره تحت تأثير آنها قرار دارد(اثر جريان آب گرم گلف استريم بر سواحل اروپاي شمالي و جريان آب سرد لابراتوار بر سواحل امريكا)
پديده فيزيكي موج
موج در اثر وزش باد بر سطح آب به وجود مي آيد: موقعي كه باد مي وزد چين خوردگي در سطح آب ظاهر مي شود و به تدريج كه بر شدت باد افزوده مي گردد، تغيير شكل سطح آب زيادتر شده و پستي و بلندي هائي كه ظاهر نا منظم دارند، ديده مي شوند، بدون اينكه بتوان مسيري براي اين حركت تشخيص داد(تلاطم سه بعدي). اگر باد ادامه يابد، امواج تشكيل مي شود و به سوئي كه باد به سمت آن مي وزد، پيشروي مي كند. تلاطم به تدريج به صورت دو بعدي در مي آيد و موج استوانه اي مشاهده مي گردد. مقطع موج(نيمرخ) به شدت ناقرينه است. بالاي موج در زير باد
برامده تر شده و قسمت پائين آن با شيب هاي كم به قسمت بالائي متصل مي شود. پس از آنكه قسمت بالاي موج به حد كافي برآمده شد، ريزش كرده و كف مي كند و در سطح آب استوانه هاي كف مجزا از يكديگر مشاهده مي شود.
موجهاي ناشي از باد كه حالت نوسانات اجباري دارند، به نوبه خود حركتي در سطح آب ايجاد مي كنند كه منجر به تشكيل امواج آزاد مي شود. اين امواج از محل توفان به اطراف منتشر مي شوند. درباره امواج آزاد كه از موجهاي قبلي منظم ترند، بررسي هاي نظري بسياري صورت گرفته است.
اين نوع امواج عملا نسبت به صفحه قائم گذرا از وسط فاصله دوتاج موج قرينه اند. معذلك، شيب هاي دو طرف تاج تندتر از شيب هاي دو طرف ارتفاع موج واقع است) بالاتر از سطح متوسط اب دريا در موقع آرامش قرار دارد.
در واقع، نظم موجهايي كه در اثر وزش باد توليد مي شوند، نسبي است، زيرا اين موجها به دنبال هم با دوره ها و بلندي ها و طول هاي متفاوت در حركت اند. ثبت امواج در يك نقطه ثابت نشان داده كه رديف هاي امواج كم و بيش منظم شامل تعدادي تك موج با مشخصات مختلف اند كه در آنها شناخت مقادير مفهوم داراي مه موج ثبت شده را مشخص نمايد، بسيار دشوار است. ولي از طريق كاربرد روش آمار رياضي توانسته اند امواج را به وسيله قوانين احتمالات نسبتاً ساده كه به نظريه توابع
تصادفي مربوط مي شوند، مشخص نمايند.
در موارديكه موج استوانه اي در منطقه با عمق متغير پيشروي مي كند، طول موج و بلندي و جهت آن دچار تغيير مي شود، ولي دوره آن ثابت مي ماند. اين پديده را انكسار مي نامند. اگر پيشروي به سوي ساحلي كم شيب باشد كه در آن خطوط تر از به طور محسوس موازي با خط تاج امواج است، از طول موج و در حالت كلي از بلندي آن كاسته مي شود و به تدريج كه عمق آب كاهش مي يابد، موجها تغيير شكل مي دهند و برجستگي آنها يعني نسبت بلندي به طول موج اضافه مي شود. اگر
خطوط تر از ساحل موازي با خط تاج امواج نباشد، اين امواج يك حركت دوراني به خود مي گيرند تا
خط تاج موازي با خطوط تر از گردد. در نتيجه اين نوع حركت است كه امواج در اطراف يك جزيره يا دماغه حالت تمركز به خود مي گيرند و بر بلندي آنها به مقدار زياد اضافه مي شود. بر عكس در پيشروي امواج در داخل يك خليج كوچك ديده مي شود كه تاجهاي امواج گسترده مي شوند و
از بلندي آنها كاسته مي گردد.
هنگامي كه امواج به يك جدار قائم به طور عمودي برخورد مي كنند، منعكس مي‌شوند و با امواجي كه به طرف ديوار پيش مي آيند، تداخل كرده و يك مجموعه موج متوقف به وجود مي آورند كه موج ضربه ناميده مي شوند. بلندي اين امواج تقريبا دو برابر
بلندي امواج اوليه ولي طول و دوره آنها ثابت است.
اگر برخورد امواج با جدار قائم عمودي نباشد و تحت زاويه اي صورت گيرد،انعکاس ان نظير انعکاس نور است.از ترکيب امواج اوليه و بازگشتي در سطح آب حركاتي درجا ولي بسيار پيچيده پديد مي آيد كه گفراژ نام دارد.
اگر جدار شيب دار باشد، انعكاس موج به طور كامل صورت نمي گيرد و بلندي امواج متوقف كه توليد مي شوند، كوچكتر از موردي است كه انعكاس كامل باشد.
عبور امواج از يك معبر يا نزديكي موج شكن سبب حركت دوراني در تاج آنها
مي شود(انكسار). در اين شرايط از بلندي موج نيز كاسته مي گردد. اين پديده پخش يا گسترش موج ناميده مي شود. انكسار در طول موج و دوره تناوب اين امواج تغييري پديد نمي آورد.
به طور تقريبي مي توان گفت كه موج حركت مداري ذرات آب است كه مسيري بسته را طي مي كنند. در عمق حداقل بيشتر از طول موج اين مسير دايره است و حركت بدون انتقال ماده صورت مي گيرد. در يك لحظه معين تمام سرعتهاي نقاط مختلف واقع بر يك خط قائم يك جهت دارند، ولي شدت اين سرعتها از سطح آب به پايين كم مي شود. شعاع دايره هاي مسير از سطح آب به پائين به صورت توان متغير
(تابع نمايي) كم مي شود. اگر عمق كم باشد، مدارها بيضوي شكل مي شوند كه محور بزرگ آنها موازي با كف است و طول اين محور از سطح آب به پائين به صورت
«تابع نمايي» كم مي شود، ضمناً از نسبت محور كوچك به محور بزرگ نيز كاسته
مي شود، تا جائي كه در كف آب مدار به صورت قطعه خطي در مي آيد. در واقع، از بررسي دقيق تر موج در آزمايشگاه و در داخل يك محفظه شيشه اي چنين برآمده است كه مدار ذرات آب كاملا بسته نيست. حركت واقعي از روي هم قرار گرفتن حركت مداري مذكور با يك جريان ديگري پديد مي آيد كه توزيع آن در امتداد خط قائم هم در جهت حركت و هم در شدت متغير است. اين توزيع كه با تلاطم حركت ذرات تغيير مي كند، اهميت زيادي از نظر نقل و انتقال مواد جامد ساحل تحت اثر امواج دارد.
در مواردي كه امواج به ساحلي شيب دار مي رسند، به تدريج بر ارتفاع موج اضافه مي شود و قسمت بالاي آن به طرف جلو متمايل شده و پائين مي ريزد و كف سفيدي آشكار مي گردد.(اين پديده ريزش موج ناميده مي شود) اگر شيب ساحل كم باشد، موج پايين ريخته، بدون اينكه تقارن خود را از دست بدهد،پيش مي آيد. در تاج موج يك نقطه زاويه اي در حدود ظاهر مي شود كه ارتفاع آن به اندازه 4/3 ارتفاع موج از سطح آرامش آب بالاتر است. برعكس، اگر شيب ساحل تند باشد، نيمرخ موج تقارن خود را از دست مي دهد و ريزش موج با پرتاب آب همراه است.
امواج معمولاً قبل از رسيدن به ساحل چند بار ريزش مي كنند و چندين مورد
استوانه اي به وجود مي آورند كه در طوفانهاي بزرگ خطرناك اند، زيرا موج در لحظه ريزش نيروي بزرگي را ناگهان آزاد مي كند كه ممكن است هم بر ساختمانهاي بندري(موج شكن ها) و سواحل و هم بر كشتي ها و قايق ها تأثيرات مهمي داشته باشد.
اندازه گيري مشخصات موج
اندازه گيري بلندي و دوره موج
اندازه گيري دوره موج با ثبت كردن بلندي آن در يك نقطه معين و شمارش تعداد تاجهاي موج كه در ظرف مدتي معين از آن نقطه گذشته است، انجام مي شود، ولي چون ثبت بلندي امواج غاليا روي نوار صورت مي گيرد كه حركت آن سرعت ثابتي دارد، از بررسي دقيق اين نوار مستقيماً دوره امواج به دست مي آيد.
بلندي امواج ممكن است مستقيماً اندازه گيري شود و يا از اندازه گيري ساير مشخصات نتيجه گردد.
الف-روشهاي مستقيم
روش فرود: قطعه چوب مدوري را كه در پايين آن يك وزنه و يك صفحه مربعي
شكل كوچك قرار داده اند، در آب مي گذارند. اين قطعه چوب قائم مي ايستد و وضع آن به طور محسوس نسبت به سطح آرامش آب ثابت است. قرائت تر از آب هر لحظه بر روي درجات چوب مقداري را كه آب بالا يا پايين رفته، نشان مي دهد.
موج سنج ثبات با جسم شناور:جسم شناوري را در داخل لوله اي قائم قرار داده اند، به طوري كه مي تواند بدون اصطكاك بالا و پائين رود. قطر لوله كوچك است تا در حركت آب اختلالي حاصل نشود و لوله با سوراخ هاي بزرگ با آب دريا مربوط است تا تغييرات سطح آب عينا در لوله منعكس شده و مستهلك نگردد.
هلندي ها دستگاهي ساخته اند كه در آن پيشروي نوار ثبت با حركت جسم شناور صورت مي گيرد. بعضي دستگاه هاي ديگر داراي سيستم مكانيكي ساعت هستند.
موج سنج ثبات با اتصال الكتريكي: اين دستگاه از ستوني كه در فواصل مساوي مثلا هر ده سانتيمتر يك اتصال الكتريكي دارد، تشكيل شده است. هر دفعه كه آب به سطح يكي از اتصال ها مي رسد، يك مدار الكتريكي بسته مي شود و دستگاه علامتي را ثبت مي كند، در گذشته از دستگاه هايي استفاده مي كردند كه تغييرات سطح آب را به طور مداوم و مستمرا اندازه گيري مي كرد، ولي معلوم شد كه گياه هاي دريائي و صدف ها سبب اشتباه مي شوند.
اطلاعاتي كه دستگاه هاي موج سنج ثبات مي دهند، به وسيله راديو تلفني به طور
خودكار به يك دستگاه ثبات كه در خشكي قرار دارد، منتقل مي شود و مورد استفاده قرار مي گيرد.
موج سنج ثبات با استفاده از امواج بسيار كوچك صوتي يا ماوراء صوتي: دستگاهي را كه ماورا صورت(اولتراسون) پخش مي كند، در كف دريا قرار مي دهند. زاويه پخش خيلي كوچك و در حدود 2 تا 3 درجه است.
امواج ماوراء صوت به طرف سطح آب فرستاده مي شود، انعكاس امواج تر از سطح آب را تعيين مي كند. اين نوع دستگاه ها را در اعماق كم مي توان به كار برد.
-عكس برداري هوائي:با عكس هوائي به صورت استريفتوگرافي مي توان خطوط تر از سطح آزاد را به دست آورد و در عين حال، طول و دوره موج جهت نزديك شدن آن را تعيين كرد.
