Эффект дна

               
                © Владимир Ерашов

      В физической теории волн наука давно не открывала чего-нибудь нового. Попробуем этот пробел исправить.  Поперечные волны, а здесь мы будем говорить исключительно про водяные волны, переноса вещества не производят, так уверяет современная наука. Что касается идеального случая, то есть чисто теоретического, мы это положение оспаривать не будем. Но посмотрим, а что же происходит в действительности, и в первую очередь разберемся, как влияет на волны эффект дна, иначе говоря мелководье.
     И так в поперечной волне частицы совершают круговые движения, движения по замкнутым окружностям. В верхней части волны они движутся попутно волне, а в нижней ей навстречу. Если глубина водоема очень большая по сравнению с длинной волны, то ничто не мешает частицам совершать такое круговое движение и тем самым не участвовать в движении волны. Но если волна попадает на мелководье, то условия резко меняются. В верхней части волны частицы по-прежнему беспрепятственно совершают свою часть полуокружности, для них ничего не изменилось. А вот в нижней части близкое дно начинает влиять на движение частиц. Частицы, непосредственно соприкасающиеся с дном, начинают резко тормозиться, у дна очень большое гидравлическое сопротивление. Торможение нижних слоев увеличивает скорость сдвига относительно белее высоких слоев, тем самым растут потери на трение во всей нижней ветви волны (главным образом в нижней ветви волны), частицы жидкости теряют скорость. Тем самым уменьшается и путь ими проходимый, то есть они уже не возвращаются в исходную точку окружности, останавливаются раньше. По сумме движений получается, что сила сопротивления дна сдвигает массы жидкости в сторону движения волны. Что-то похожее происходит, когда раскрученное колесо соприкасается с твердой поверхностью, колесо начинает катиться по поверхности. То же самое происходит и с волной, она катится по дну. Конечно, пробуксовка при этом тоже имеет место быть, но принципиально это не меняет картины. Отсюда вывод:
    На мелководье все волны увлекают массы жидкости в свое движение и создают течение в попутном направлении. По-другому говоря, в реальных условиях поперечные водяные волны создают течения в отличие от чисто теоретического случая. Это течение тем сильнее, чем меньше соотношение глубины водоема к длине волны.
    На практике этот эффект наблюдается повсеместно. Начнем с того, что волна на мелководье осуществляет нагон водяных масс, который выражается в поднятии уровня воды в прибрежной зоне в период сильного волнения. Самым ярким представителем нагонной волны – является прилив от гравитационных сил Луны и Солнца. Дело в том что приливные волны являются очень длинными волнами, их длина измеряется тысячами километров. Поэтому для таких волн любой океан является мелководьем, отсюда и сильный нагон. Как следствие этого явления – создание приливных течений в океане, что раньше наукой отрицалось. Но отныне, ссылаясь на универсальное свойство поперечных волн, создавать на мелководье течения, это явление становится доказанным фактом. Поэтому наше нынешнее открытие получит применение в первую очередь в гидрометеорологии.
                21.04.2014г.