موج آب (Water Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج آب (Water Wave) :
موج آب رایج ترین و ملموس ترین مثال از امواج سطحی است. این امواج در اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها و حتی یک حوضچه کوچک قابل مشاهده هستند. منبع اصلی انرژی این امواج، باد است، اما زمین لرزه های زیردریایی، فوران آتشفشان ها، و حتی حرکت کشتی ها نیز می توانند موج ایجاد کنند. امواج آب نقش حیاتی در اکوسیستم های ساحلی، فرسایش سواحل، انتقال رسوبات و حتی تولید انرژی دارند.
تولید امواج توسط باد: وقتی باد روی سطح آب می وزد، اصطکاک بین هوا و آب باعث ایجاد موج های ریز (ریپل) می شود. این موج های ریز سطح را زبرتر می کنند و باد می تواند انرژی بیشتری به آب منتقل کند. با ادامه وزش باد، امواج بزرگ تر و بزرگ تر می شوند. اندازه نهایی امواج به سه عامل بستگی دارد: سرعت باد، مدتی که باد می وزد (مدت وزش)، و مسافتی که باد روی آب می وزد (طول دسترسی یا fetch). هرچه این عوامل بزرگ تر باشند، امواج بزرگ تر و قدرتمندتر خواهند بود.
مشخصات موج آب: هر موج آب با پارامترهایی مانند طول موج (فاصله بین دو قله متوالی)، دامنه (نصف فاصله قله تا دره)، دوره (زمان عبور دو قله متوالی از یک نقطه) و سرعت مشخص می شود. رابطه بین این پارامترها به عمق آب بستگی دارد. در آب های عمیق، رابطه پاشندگی به صورت
\[ v = \sqrt{g \lambda / (2\pi)} \]است که نشان می دهد موج های بلندتر سریع تر حرکت می کنند. در آب های کم عمق، سرعت به
\[ v = \sqrt{g h} \]می رسد که مستقل از طول موج است.
حرکت ذرات آب: برخلاف تصور رایج، ذرات آب در اثر عبور موج جابجا نمی شوند، بلکه در مدارهای تقریبا دایره ای حرکت می کنند. در آب های عمیق، این مدارها دایره ای هستند و شعاع آنها با افزایش عمق به سرعت کاهش می یابد. در عمقی حدود نصف طول موج، حرکت ذرات ناچیز است. وقتی موج به آب های کم عمق نزدیک ساحل می رسد، مدارها به بیضی هایی تبدیل می شوند که کشیدگی افقی بیشتری دارند. در نهایت، به دلیل اصطکاک با کف دریا، قسمت پایینی مدار کندتر از قسمت بالایی حرکت می کند و موج شروع به شکستن می کند.
انواع امواج آب: امواج آب را می توان بر اساس دوره (پریود) طبقه بندی کرد. امواج مویینگی (ریپل ها) با دوره کمتر از ۰.۱ ثانیه، توسط کشش سطحی کنترل می شوند. امواج گرانی با دوره ۱ تا ۲۰ ثانیه، رایج ترین امواج دریا هستند و توسط گرانش کنترل می شوند. امواج بلندمدت مانند سونامی (دوره ۱۰ دقیقه تا ۲ ساعت) و کشند (دوره ۱۲ یا ۲۴ ساعت) نیز وجود دارند که توسط پدیده های خاصی ایجاد می شوند.
سونامی یک سری امواج بسیار بلند و قدرتمند است که در اثر جابجایی عمده و ناگهانی حجم عظیمی از آب ایجاد می شود. منابع سونامی شامل زمین لرزه های زیردریایی (با بزرگی بیش از ۷)، رانش زمین، فوران آتشفشان های زیردریایی و برخورد شهاب سنگ است. در آب های عمیق، سونامی طول موج بسیار بلند (صدها کیلومتر) و ارتفاع نسبتا کمی (حدود یک متر) دارد و کشتی ها ممکن است متوجه آن نشوند. اما وقتی به آب های کم عمق می رسد، سرعت آن کاهش و ارتفاع آن به شدت افزایش می یابد (تا ده ها متر) و به صورت دیواری عظیم از آب به ساحل برخورد می کند.
کاربردها و اهمیت: مطالعه امواج آب برای ناوبری دریایی، طراحی بنادر و سازه های ساحلی، پیش بینی وضعیت دریا، و هشدار سونامی حیاتی است. همچنین انرژی امواج یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که می تواند با استفاده از مبدل های انرژی موج به برق تبدیل شود. از طرفی، امواج آب عامل اصلی فرسایش سواحل و تغییر خط ساحلی هستند، بنابراین برای مدیریت مناطق ساحلی باید رفتار آنها را به خوبی شناخت.
