Зыбь — вид волнения на воде¶
Зыбь — это волны малой амплитуды и короткой длины, образующиеся на поверхности воды под непосредственным действием ветра. В отличие от зыби, отдалённые волны, вышедшие из района ветрового воздействия, называются волнением. Термин широко используется в океанологии, гидрологии и мореплавании.
¶Физическая природа
Зыбь возникает, когда ветер трением о поверхность воды передаёт ей энергию. Первые возмущения представляют собой мелкие рябь и «капиллярные волны» с длиной волны менее 1,7 см, у которых главную роль играют силы поверхностного натяжения. По мере роста ветра и продолжительности его действия волны увеличиваются в длину и высоту, формируя так называемую гравитационную зыбь, где восстанавливающей силой служит уже сила тяжести.
Основные характеристики зыби:
- Длина волны — расстояние между гребнями соседних волн, обычно от нескольких сантиметров до нескольких метров.
- Высота волны — вертикальное расстояние между гребнем и впадиной.
- Период — время между прохождением двух соседних гребней через одну точку.
- Скорость распространения — зависит от длины волны; для коротких волн она мала, для длинных — значительно больше.
При слабом ветре (1–2 балла по шкале Бофорта) на открытой воде появляется зыбь в виде коротких волн без белого пены. При усилении ветра до 4–5 баллов гребни начинают обрушиваться, появляются «барашки». Таким образом, состояние зыби служит визуальным индикатором силы ветра, что используется при определении баллов по шкале Бофорта «на глаз».
¶Отличие зыби от волнения
Ключевое различие между зыбью и волнением носит причинный характер. Зыбь — это волны, которые находятся в районе действия породившего их ветра. Волнение — волны, вышедшие за пределы области ветрового воздействия и распространяющиеся по инерции. Волны волнения могут сохраняться и двигаться на тысячи километров после того, как ветер в месте их образования стих.
Другие отличия:
- Зыбь, как правило, имеет меньшую длину волны и более хаотичное направление гребней.
- Волнение отличается большей упорядоченностью: гребни выстраиваются параллельными линиями.
- Зыбь быстро затухает при прекращении ветра, волнение может существовать длительное время.
В природе зыбь и волнение редко наблюдаются изолированно; чаще на поверхности моря присутствует смешанное волнение, состоящее из системы волн различной длины, направления и периода.
¶Классификация
По физическим механизмам различают:
- Капиллярную зыбь — волны с длиной менее 1,7 см, формируемые под действием поверхностного натяжения. Именно эти волны отражают радиоволны и позволяют обнаруживать объекты на радарах.
- Гравитационную зыбь — волны с длиной более 1,7 см, восстанавливающая сила которых — тяжесть.
По состоянию различают зрелую (установившуюся) и незрелую (развивающуюся) зыбь. Зрелая зыбь формируется, когда ветер дует достаточно долго и на достаточно большой акватории (разгон), после чего высота и длина волн перестают расти. Отношение длины разгона к длине волны называют зрелостью волнения.
¶Роль в природе и практике
Зыбь играет важную роль в обмене газами между атмосферой и гидросферой: мелкие волны увеличивают площадь поверхности и интенсифицируют растворение кислорода в воде. Капиллярные волны участвуют в формировании микроволнового сигнала, по которому работает бортовые радары судов и спутниковые радары с синтезированной апертурой (РСА), применяемые для мониторинга состояния морской поверхности.
В мореплавании зыбь учитывается при швартовных операциях, погрузке и разгрузке, а также при оценке безопасности маломерных судов. В гидротехническом строительстве расчёт нагрузок от зыби и волнения определяет прочность причалов, волнорезов и береговых укреплений.
В России изучением волнения моря и озёр занимались такие учёные, как О. И. Мамаев, Л. Н. Гуцаленко, А. С. Пересыпкин. Инструментальные измерения характеристик зыби проводятся на множестве гидрологических станций и буйковых постов на побережьях Балтийского, Белого, Каспийского и других морей.
¶Определение силы ветра по зыби
До появления анемометров шкала Бофорта изначально опиралась на описание состояния морской поверхности. Слабая зыбь соответствовала 1–2 баллам, заметная зыбь с обрушивающимися гребнями — 3–4 баллам, крупная зыбь с белыми «барашками» — 5–6 баллам. Этот эмпирический подход до сих пор применяется в морской практике как способ быстрой оценки ветра.
Источники:
- Мамаев О. И. «Физика волнения моря»
- Гуцаленко Л. Н. «Волновые процессы в прибрежной зоне моря»
- Пересыпкин А. С. «Морские гидрометеорологические расчёты»
- Большая советская энциклопедия, статья «Зыбь»
- ГОСТ 19185-73 «Гидрология морская. Термины и определения»