Wody oceaniczne pozostają w nieustannym ruchu, co prowadzi do ich cyrkulacji, która jest spowodowana różnicą gęstości wody morskiej. Napędzana jest siłą wiatru. Dowodem na istnienie dynamiki morskiej jest występowanie fal, pływów czy sejsz.

• wiatrowe (tarcie wiatru o powierzchnię wody),

• baryczne (zmiana ciśnienia atmosferycznego powoduje powstawanie fal długich i zmianę poziomu wody),

• pływowe (skutek przyciągania księżyca i słońca, specyficzny rodzaj falowania – zostanie omówiony w osobnej lekcji),

• sejsmiczne (wywołane trzęsieniami ziemi),

• okrętowe (wywołane ruchem ciał stałych).

Fala najczęściej jest wynikiem działania wiatru, który wprawia cząsteczki wody w ruch. Od siły wiatru zależy wielkość fali, którą można opisać za pomocą poniższych parametrów (Migoń, 2012):

• wysokość fali (H)wysokość fali (H)wysokość fali (H) to pionowa odległość pomiędzy grzbietem a doliną fali [m],

• długość fali (L)długość fali (L)długość fali (L) to pozioma odległość pomiędzy grzbietami [m],

• okres (T)okres (T)okres (T) to czas, jaki mija przy przejściu jednej długości fali [s],

• prędkość rozprzestrzeniania fali (c)prędkość rozprzestrzeniania fali (c)prędkość rozprzestrzeniania fali (c) jest to odległość, jaką przebywa dany punkt fali w określonej jednostce czasu, obliczana jest ze wzoru c = L/T, [m/s],

• stromość fali (K)stromość fali (K)stromość fali (K), czyli stosunek wysokości fali do połowy długości K = 2H/L.

Ruch cząsteczek wody w morzu jest zróżnicowany. W głębokich zbiornikach, gdzie głębokość akwenu (h) przekracza 0,5 długości fali, cząstki wody poruszają się po orbitach kołowych z prędkością wprost proporcjonalną do długości fali. Ich ruch jest przekazywany cząstkom poniżej tylko w pewnym stopniu, by w końcu zaniknąć na głębokości równej połowie długości fali. Fale głębokowodne stanowią fale krótkie. W przypadku zbiorników płytkich przemieszczanie cząstek wody ma kształt elipsy (prędkość jest wprost proporcjonalna do głębokości wody), jednak przy dnie, które jest płytko, występuje tylko ruch horyzontalny. W takim przypadku mówimy o falach długich.

Fale, zbliżając się do brzegu, zmieniają kształt. W wyniku tarcia o dno maleje ich prędkość i długość, a zwiększa się wysokość. Gdy głębokość wody wynosi 3/4 wysokości fali, a kąt szczytowy fali to 120°, dochodzi do załamania i powstania fali przybojowej. Jeśli głębokość wody zmaleje do 1/20 długości fali oraz stosunek głębokości wody do długości fali będzie wynosić 1,1‑1,5, rozpocznie się poziome przemieszczanie wody, prędkości na szczytach fal będą większe i cząstki wody zaczną się z nich urywać, przekształcając całą falę w grzywacz. Miejsca, gdzie powstają grzywacze, nazywane są strefą kipieli.

Fale poddaje się najczęściej klasyfikacji ze względu na ich okres oraz długość. Z tego względu można wyróżnić:

• zmarszczki,

• fale wiatrowe,

• martwe fale,

• martwe fale długie,

• fale długookresowe,

• pływy.

• sejsmiczne - wywołane przez trzęsienia ziemi,

• pływowe - wywołane oddziaływaniem księżyca,

• baryczne - wywołane różnicami ciśnienia atmosferycznego,

• okrętowe - wywołane przez transport morski.

Wiatr

Odpowiedzialny jest za powstawanie fal wiatrowych. Gdy wieje z małą prędkością, na powierzchni morza pojawiają się niewielkie zmarszczki zwane falami kapilarnymi. Mają one zaokrąglone grzbiety i wąskie doliny. Drobne podwyższenie prędkości skutkujące wydłużeniem fali do 1,5 cm całkowicie ją zmienia. Grzbiety i doliny stają się podobne. Dalsze przyspieszanie poruszania się powietrza zwiększa stromość fal, aż do pojawienia się grzywaczy. Ma to miejsce przy 7 m/s prędkości wiatru. Kolejne wzrosty prędkości sprawiają, że fale poruszają się w tym samym tempie co wiatr, a ich wierzchołki stają się spiczaste. W czasie trwania sztormów, kiedy ruch powietrza przekracza 20 m/s, powstają olbrzymie fale o wysokości od 7 do ponad 30 m. Warto zaznaczyć, że tworzenie się fal wiatrowych wymaga nie tylko dużego akwenu lub prędkości, ale także odpowiednio długiego czasu wiania wiatru, co jest istotne w „napędzaniu” falowania, które odpowiada za przypowierzchniowy ruch wody.

Układy baryczne

Przesuwające się nad oceanem duże układy baryczne (np. cyklony) powodują odkształcenie powierzchni wody. Przy niżach każdy spadek ciśnienia o 1 hPa powoduje lekkie podniesienie się oceanu (średnio o 1 cm). Powoduje to powstanie fal barycznych. Pomimo niewielkiej wysokości, szybko przesuwający się tajfun, zbliżając się do wybrzeża, może uformować falę, która osiągnie kilkanaście metrów.

Wyjątkowym rodzajem fal są sejsze, czyli fale stojące. Występują one w zatokach, zalewach oraz dużych jeziorach i morzach zamkniętych. Ich długość zbliżona jest do wymiarów akwenu, na którym powstają. Sprawia to, że gdy w jednym miejscu następuje podniesienie wody, w przeciwległym dochodzi do opadania, niczym w wahadle. W środku akwenu woda praktycznie się nie rusza - to miejsce nazywane jest węzłem sejszy. Przyczynami powstawania sejsz są: różnice w ciśnieniu atmosferycznym po przeciwnych stronach brzegowych zbiornika, szybkie przejścia frontów atmosferycznych, porywiste wiatry, pływy lub trzęsienia ziemi. Wysokość sejsz jest zmienna i wynosi od kilku centymetrów do jednego metra. Trwają one zazwyczaj do kilkunastu minut.

RqpoLPdrvBgsK

Dwa zdjęcia obok siebie przedstawiają jezioro Loch Ness. Na powierzchni wody powstała niewielka wypukłość - fala zwana sejszą. Po drugiej stronie jeziora wznoszą się wzgórza.

Trzęsienia ziemi i wybuchy podwodnych wulkanów

Tsunami jest falą wzbudzoną poprzez podmorskie trzęsienia ziemi, wybuchy podwodnych wulkanów, ale także osuwiska podwodne. Podczas przemieszczania się po oceanie bywa praktycznie niezauważalna dla dużych statków (wysokość fali to około 1 m). Przy brzegu jednak szybko spiętrza się do około 30–40 m. Ponieważ rozchodzi się po oceanie promieniście, stanowi zagrożenie dla dużych obszarów.

R1M8OIlMboTo7

Na kuli ziemskiej pokazano tsunami rozchodzące się w pobliżu wybrzeży Sumatry. Fale rozchodzą się koncentrycznie w kierunku południowo-wschodniego wybrzeża Indii oraz zachodniego wybrzeża Półwyspu Indochińskiego.

R1QCuNFCekgYZ

Na mapie przedstawiono prędkość rozchodzenia się tsunami po trzęsieniu ziemi w Chile w 1960. Fale tsunami, które uderzyły w wybrzeże południowoamerykańskie, pokonały cały Pacyfik, uderzając w hawajskie miasto Hilo, a także w wybrzeża Japonii i Filipin. Na mapie zaznaczono liniami izochrony. Linie mają różne kolory - od czerwonego epicentrum w Chile przez kolor żółty, zielony, do niebieskiego na północy mapy. Po siedmiu godzinach tsunami dociera do północnego wybrzeża Ameryki Południowej, po 7-13 godzinach do krajów Ameryki Środkowej, po 12 godzinach do Nowej Zelandii, po 13-16 godzinach do wybrzeży Stanów Zjednoczonych, po 15-20 godzinach obejmuje wybrzeże Australii, pomiędzy wartością 17 a 20 dociera do Kanady. Po 22 godzinach dociera do Alaski, południowego i wschodniego wybrzeża Azji.

Pływy

Przemieszczenia wód morskich spowodowane oddziaływaniem grawitacyjnym księżyca i słońca, zachodzącym najintensywniej w momentach górowania i dołowania księżyca, skutkują powstawaniem fal pływowych. Występują na wszystkich morzach i oceanach, jednak zauważalne są jedynie w miejscach o dużych amplitudach pływów. W pozostałych przypadkach maskują je inne rodzaje fal.

Słownik