Как образуются волны?

Приближается сезон пляжных отпусков. В этом году, как и в прошлом, преимущественно мы будем отдыхать на российских курортах, а значит, велик риск даже против воли услышать из какой-нибудь забегаловки бессмертный хит Михаила Захаровича Шуфутинского «Марджанджа». Помните там строки «… волны ласкают усталые скалы...»?

Не будем исследовать, что же значит «Марджанджа», а разберемся, почему вообще волны могут что-то ласкать? Как образуются волны? Понятно, что от ветра, но как именно?

Волна — это движение воды. Не только горизонтальное, но и циклическое. Если в августе не вырвитесь на море, то посмотрите на поля. По ним тоже бродят волны. Ветер качает колоски, пригибает их к земле. Но они «привязаны» к земле и поэтому возвращаются на место.

Вода тоже обладает упругостью, поэтому ветер не способен просто горизонтально толкать воду. Она сопротивляется — это вертикальное движение волны. Но если колосок на поле возвращается на место по той же траектории, что и пригибается к земле, то вода закручивается, делает петлю и возвращается почти на то же место по почти круговой траектории. Но все же не совсем на то же самое место, молекулы воды ни к чему не «привязаны» так что хоть волна и двигается быстрее воды, жидкость тоже перемещается в горизонтальном направлении.

Стоит еще понять, что волна на самом деле выглядит как перевернутая пирамида из циркулирующих вихрей. Диаметр верхнего вихря примерно соизмерим с самим валом, а чем ниже, тем вихри меньше.

Если вы любите песчаные пляжи, то замечали, что дно тоже волнистое. Складываем информацию из предыдущих абзацев и получаем ответ: нижние вихри волны цепляют песок, работая подводным скульптором.

Остался еще один вопрос: а почему гребни волны заворачиваются в трубы, по которым так красиво рассекают серферы? Вспомните, как вы спотыкаетесь. Идете такой, все в порядке, потом хоп: зацепились мизинчиком за порожек. Тяжелое тело продолжает двигаться вперед, а более легкие ноги уже остановились. Примерно так же происходит и с волной. Часть, которая «на воздухе», продолжает двигаться, а часть, которая под водой, уже споткнулась о дно. Волна не может не двигаться, поэтому нижняя часть еще и дополнительно давит на верхнюю, высота волны увеличивается, растет и масса воды, что только способствует обрушению гребня.

На большой глубине гребень тоже может завернуться, механизм такой же, но это не нижняя часть тормозит, а ветер разгоняет верхнюю.

Вы скажете, бывает же, что ветер дует с берега, а крупные волны все равно накатывают, как же так. Все дело в том, что ветер непосредственно над волнами может к ним никакого отношения не иметь. Океанские волны порой распространяются на несколько тысяч морских миль от того места, где сильный ветер их породил. И энергия их может быть настолько большой, что встречному ветру еще надо постараться, чтобы погасить волны.