موج دریا

سرعت باد، نیروی واکش، مدت زمان و نیروی پسا و ارتباط آنها با ایجاد امواج اقیانوس

در دینامیک سیالات، موج باد یا موج آب تولید شده توسط باد، یک موج سطحی است که در سطح آزاد توده‌های آب در نتیجه وزش باد بر روی سطح آب ایجاد می‌شود. فاصله تماس در جهت باد به عنوان فاصله واکشی شناخته می‌شود. امواج در اقیانوس‌ها می‌توانند هزاران کیلومتر را قبل از رسیدن به خشکی طی کنند. امواج باد روی زمین از اندازه موج‌های کوچک تا امواجی با طول بیش از ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) متغیر هستند. ارتفاع، که توسط سرعت باد، مدت زمان، میزان بادگیری و عمق آب محدود می‌شود. [۱]

اقیانوس در حرکت مداوم است. امواج در نتیجه حرکت آب، نیروهای گرانشی و بادها تشکیل می‌شوند. رایج‌ترین امواجی که می‌بینیم توسط باد ایجاد می‌شوند. با این حال، امواج دیگر شامل امواجی هستند که توسط نیروهای گرانشی (مانند امواج جزر و مدی) و امواجی که توسط اختلالات زیر آب مانند زلزله (مانند سونامی) ایجاد می‌شوند.

امواج سطح اقیانوس اطلس در ساحل جزیرهٔ مادیرا (en)، پرتغال.

باد نه تنها جریان ایجاد می‌کند، بلکه امواج را نیز ایجاد می‌کند. هنگامی که باد بر روی سطح صاف آب می‌وزد، اصطکاک یا نیروی کششی بین هوا و آب باعث کشیده شدن سطح می‌شود. با تشکیل امواج، سطح ناهموارتر می‌شود و باد راحت‌تر می‌تواند سطح آب را هل دهد و امواج را تشدید کند.[۲]

وقتی یک سیستم موج باد مستقیماً توسط باد محلی ایجاد و تحت تأثیر قرار گیرد، دریای باد نامیده می‌شود. امواج باد پس از تولید، در یک مسیر دایره‌ای بزرگ حرکت می‌کنند. - در نیمکره جنوبی کمی به چپ و در نیمکره شمالی کمی به راست خمیده است. امواج باد پس از خارج شدن از منطقه‌ی بادگیر و عدم تأثیرپذیری از بادهای محلی، موج‌های خروشان نامیده می‌شوند و می‌توانند هزاران کیلومتر را طی کنند. یک نمونه قابل توجه از این مورد، امواجی است که در جنوب تاسمانی در اثر بادهای شدید ایجاد می‌شوند و از اقیانوس آرام به جنوب کالیفرنیا می‌رسند و شرایط مطلوبی برای موج‌سواری ایجاد می‌کنند. [۳] امواج باد در اقیانوس، امواج سطح اقیانوس نیز نامیده می‌شوند و عمدتاً امواج گرانشی هستند که در آنها گرانش نیروی تعادل اصلی است.

امواج باد

سه عامل اصلی وجود دارد که بر تشکیل موج تأثیر می‌گذارند: سرعت باد، موج‌خیزی و مدت زمان. سرعت باد، سرعت وزش باد است، موج‌خیزی یا فاصله واکشیمسافتی است که باد می‌تواند بدون وقفه بر روی آب بوزد (که در دریا می‌تواند مسافت‌های بسیار زیادی باشد)، و مدت زمان، مدت زمانی است که باد بر روی آن قسمت از آب می‌وزد. هرچه سرعت باد بیشتر باشد، موج‌خیزی طولانی‌تر و مدت زمان باد بیشتر باشد، انرژی بیشتری به امواج تبدیل می‌شود و امواج بزرگتر می‌شوند. با این حال، اگر سرعت باد کم باشد، امواج حاصل، صرف نظر از موج‌خیزی یا مدت زمان، کوچک خواهند بود. برای ایجاد امواج بزرگ، هر سه عامل با هم عمل می‌کنند.

قدرت باد. باد باید سریع‌تر از قله‌های موج حرکت کند تا انرژی منتقل شود.

مدت زمان باد. باد شدیدی که برای مدت طولانی بوزد، امواج بزرگی ایجاد می‌کند.

فراخوان. این مسافتی است که باد بدون تغییر قابل توجه در جهت، بدون وقفه در آن می‌وزد. (به عنوان مثال، طوفان‌هایی با اندازه مساوی می‌توانند در اقیانوس آرام آزاد در مقایسه با سایر اقیانوس‌ها به دلیل فاصله طولانی آب، امواج بسیار بزرگتری ایجاد کنند.)

وقتی باد در سطح آب حرکت می‌کند، نیروی اصطکاکی ایجاد می‌کند. نیروی اصطکاک نیرویی است که در خلاف جهت حرکت نسبی یک سیال نسبت به سیال دیگر عمل می‌کند. «سیال» هر چیزی است که به راحتی جریان می‌یابد، مانند گازها (هوا) و مایعات (آب).

در شرایط ما، دو سیال هوا (اتمسفر) و آب (اقیانوس) هستند. بافت سطح اقیانوس می‌تواند بر نحوه حرکت باد بر روی آب و میزان اصطکاک یا نیروی پسا (یا نیروی مقاومت) تولید شده تأثیر بگذارد. دریا بسیار هموارتر از عوارض معمول خشکی (مثلاً کوه‌ها) است، بنابراین نیروی مقاومت بر روی اقیانوس بسیار کمتر از خشکی است. همان نیروی مقاومتی که سرعت باد را کاهش می‌دهد، تمایل دارد آب سطح اقیانوس را شتاب دهد و جریان‌ها و امواج اقیانوسی را ایجاد کند.

نیروی اصطکاکی که توسط هوا احساس می‌شود، به عمق ۳۰۰ متر تا ۳ کیلومتر از جو محدود می‌شود. این بخش از تروپوسفر «لایه مرزی» نامیده می‌شود. ضخامت لایه مرزی جو به ماهیت سطح آب، باد و دما بستگی دارد. در بالای این لایه مرزی، بادها توسط نیروی اصطکاک کند نمی‌شوند و بسیار قوی‌تر از بادهای نزدیک سطح زمین خواهند بود.

امواج انرژی را جابجا می‌کنند، نه آب را. این ممکن است غیرمنطقی به نظر برسد، اما نگاهی به نحوه حرکت یک مرغ دریایی هنگام عبور موج از زیر آن بیندازید (با فرض اینکه مرغ دریایی روی سطح آب استراحت می‌کند و پاهایش را پارو نمی‌زند).

حرکت ذرات آب در یک موج عمیق
نگاره‌ای ثبت‌شده در هنگام غروب از برخورد موج دریا با صخره‌ها در کورنیش سِت، فرانسه.

جستارهای وابسته

پانوشته‌ها

  1. ↑ {{cite book}}: یادکرد خالی (کمک)
  2. ↑ "Waves | National Oceanic and Atmospheric Administration". www.noaa.gov (in English). Retrieved 2026-07-31.
  3. ↑ Holthuijsen (2007), page 5.