Tuulained: kontseptsioon, struktuur ja omadused. Kuidas tekib tuulelaine?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-12 06:20

Laine on loodusnähtus, mis määrab suuresti avamerel viibimise mugavuse. Väikesi laineid ei pruugita isegi märgata. Kuid suured on võimelised tekitama merelaevale märkimisväärset kahju ja kahjustama selle reisijaid. See artikkel keskendub tuulelainetele. Mis need on, kuidas need moodustuvad ja millised omadused neil on? Vastame kõigile neile küsimustele koos!

Tuulained – mis see on?

Ükski veekogu ei saa jääda rahulikuks ja liikumatuks. Lõppude lõpuks peegeldub selle pinnal kindlasti isegi tuul, mille tugevus on tühine. Tuulelaine tekib tuule otsesel mõjul mere või järve veepinnale. Selle tekkemehhanismi paremaks mõistmiseks võite tuulise ilmaga jälgida nisupõldu.

Kuidas siis tuulelained tekivad? Kerge tuulega tekivad vaiksele veepinnale kerged lainetused. Selle kiiruse kasvades tekivad väikesed rütmilised lained. Järk-järgult suurenevad nende pikkus ja kõrgus. Koos edasituule tugevnedes hakkavad nende harjale tekkima valgest vahust “talled”. Tuulelainete kiirus võib olla väga erinev (10-90 km/h). Kui tuul merel peatub, võite näha pikki, madalaid ja õrnaid laineid, mida nimetatakse lainetuseks.

Oluline on märkida, et vesi on palju tihedam aine kui õhk. Seetõttu "jääb" veehoidla pind pärast tuule mõju veidi maha ja lainetus muutub laineliseks alles mõne aja pärast.

Tuulaineid tuleks eristada tsunamidest ja loodetest. Esimesed tekivad maakoore suurenenud seismilise aktiivsuse tagajärjel ja teised meie planeedi satelliidi Kuu kokkupõrke tagajärjel.

Merelaine struktuur

Tuulelaine koosneb mitmest elemendist (vt allolevat diagrammi):

• Lanehari on laine kõrgeim punkt.
• Alumine on laine madalaim punkt.
• Nõlvad – tuule alla ja tuule poole.

Laine tuulealune (eesmine) kalle on alati järsem kui tuulepealne. Siin, muide, on otsene analoogia liivaluidetega, mis samuti tekivad tuule mõjul. Kaldale lähenedes aeglustub veehoidla põhjas laine tald ja selle hari läheb ümber, murdes mitmeks pritsmeks. Selle protsessiga kaasneb kivide aktiivne hävitamine. Kui laine tabab rannakalju, paiskub vesi üles võimsa vahusamba kujul, mille kõrgus võib ulatuda mitmekümne meetrini.

Tuulainete omadused

Okeanograafias on merelainel neli peamist tunnust. See on:

• Kõrgus on vertikaalne kaugus talla ja harja vahel.
• Pikkus – kaugus kahe külgnevate lainete harja vahel.
• Kiirus – vahemaa, mille laineharja läbib ajaühikus (tavaliselt mõõdetakse meetrites sekundis).
• Järkus on laine kõrguse ja poole pikkuse suhe.

Tuulainete pikkus varieerub laias vahemikus 0,5–250 meetrit, kõrgus võib ulatuda 20–25 meetrini. Kõige võimsamaid laineid täheldatakse lõunapoolkeral, avaookeanil. Siin ulatub nende liikumise kiirus sageli 15-20 m/s. Väikseimad lained on tüüpilised sisemerele, mis ulatuvad sügavale mandrisse (näiteks Musta või Aasovi mere jaoks).

Merelained: ulatus

Mere seisund on okeanograafiateaduses kasutatav termin suurte veekogude (järved, mered, ookeanid) avatud pinna seisundi määramiseks. Seda iseloomustab ennekõike lainete kõrgus ja tugevus. Mere kareduse astme hindamiseks kasutatakse Maailma Meteoroloogiaorganisatsiooni välja töötatud 9-punktilist skaalat.

Skoor	Nimi	Laine kõrgus (m)	Välised märgid
0	Täiuslikult rahulik meri	0	Mere pind on sile
1	Rahulik meri	0-0, 1	Lained ja kerged lained
2	Madal põnevus	0, 1-0, 5	Lainete harjad hakkavad ümber minema, kuid vahtu veel ei ole
3	Väike põnevus	0, 5-1, 25	Mõnikord ilmuvad lainete harjadele "talled"
4	Mõõdukas põnevus	1, 25-2, 5	"Lambad" on suurtes kogustes
5	Karm meri	2, 5-4	Ilmuvad suured servad
6	Suur segadus	4-6	Hinged moodustavad suuri tormihoogusid
7	Raske põnevus	6-9	Vaht venib ribadeks ja katab osaliselt lainete nõlvad
8	Väga tugev elevus	9-14	Vaht katab täielikult lainete nõlvad
9	Eriline põnevus	Üle 14	Kogu lainete pind on kaetud paksu vahukihiga. Õhk on veetolmuga küllastunud. Nähtavus langeb järsult.

Merelained kui energiaallikas

KasutaOokeani lainete looduslik energia on alternatiivse elektrienergia tööstuse üks paljulubavamaid valdkondi. Teadlased on välja arvutanud, et kõigi planeedi tuulelainete koguvõimsus on 10²⁰ J/tunnis. See on kolossaalne näitaja, kuid probleem on selles, et selle energia saamine ja kasutamine on väga keeruline.

Tänapäeval tegelevad laineenergia arendamisega tõsiselt sellised riigid nagu Suurbritannia, Iirimaa, Norra ja India. Laineelektrijaama töö põhineb spetsiaalsetest ujukitest, labadest ja pendlitest koosnevate töömehhanismide abil merelaine mehaanilise energia muundamisel elektrienergiaks.

Esimene selline elektrijaam käivitati Norras 1985. aastal. Selle võimsus on 850 kW. Tänapäeval kasutavad mitmed riigid autonoomsete poide, tulelaevade, marifarmide ja isegi väikeste puurimisplatvormide toiteks laineenergiat.