Мұхиттың резонансынан туындаған күшейтілген толқын
Tidal resonance
Мұхит резонансы салдарынан толқындар күшейіп, құрлық жағалауларында аса биік толқындар пайда болады. Бұл құбылыс Фанди шығанағында және Бристоль арнасында байқалады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Теңіз резонансынан туындаған күшейтілген толқын
океанографиялық құбылыс
Enhanced tide due to ocean resonance
the oceanography phenomenon
Океанографияда, теңіздің резонанстық режимдерінің бірін қозғайтын кезде теңіз резонансы пайда болады. Бұл әсер континенттік шельф толқын ұзындығының шамамен төрттен бірін құрайтын болса, ең айқын байқалады. Онда жағалау мен шельф жиегі арасындағы шағылыстар нәтижесінде келіп түскен толқын күшейеді, бұл жағалаудағы толқын биіктігінің айтарлықтай өсуіне әкеледі. Бұл құбылыстың әйгілі мысалдары – әлемдегі ең биік толқындары бар Фанди шығанағы және Бристоль арнасы. Аз танымал болғанымен, Гудзон бұғазының (Канада) кіреберісіне жақын орналасқан Унгава шығанағының бөлігі – Лиф шығанағы да Фанди шығанағымен салыстырылатын толқындарға ие. Ірі толқындарға ие басқа резонанстық аймақтарға Патагония шельфі және Солтүстік-Батыс Австралияның континенттік шельфі жатады. Көптеген резонанстық аймақтар мұхиттардағы толқын энергиясының жоғалуының үлкен бөлігіне жауап береді. Спутниктік альтиметрлік деректер M2 толқынының шамамен 2,5 ТВт жоғалтатынын көрсетеді, оның 261 ГВт Гудзон шығанағы кешенінде, 208 ГВт Еуропалық шельфтерде (Бристоль арнасын қоса алғанда), 158 ГВт Солтүстік-Батыс Австралия шельфінде, 149 ГВт Сары теңізде және 112 ГВт Патагония шельфінде жоғалады.
In oceanography, a tidal resonance occurs when the tide excites one of the resonant modes of the ocean. The effect is most striking when a continental shelf is about a quarter wavelength wide. Then an incident tidal wave can be reinforced by reflections between the coast and the shelf edge, the result producing a much higher tidal range at the coast. Famous examples of this effect are found in the Bay of Fundy, where the world's highest tides are reportedly found, and in the Bristol Channel. Less well known is Leaf Bay, part of Ungava Bay near the entrance of Hudson Strait (Canada), which has tides similar to those of the Bay of Fundy. Other resonant regions with large tides include the Patagonian Shelf and on the continental shelf of northwest Australia. Most of the resonant regions are also responsible for large fractions of the total amount of tidal energy dissipated in the oceans. Satellite altimeter data shows that the M2 tide dissipates approximately 2.5 TW, of which 261 GW is lost in the Hudson Bay complex, 208 GW on the European Shelves (including the Bristol Channel), 158 GW on the North west Australian Shelf, 149 GW in the Yellow Sea and 112 GW on the Patagonian Shelf.
Резонанстардың масштабы
Мұхиттағы ұзын толқындардың жылдамдығы шамамен былай беріледі: , мұнда g – гравитациялық үдеу, ал h – мұхиттың тереңдігі. 100 м тереңдіктегі континенттік шельф үшін жылдамдық шамамен 30 м/с-қа тең. Егер таяп судың периоды 12 сағат болса, онда толқын ұзындығының ширегі шамамен 300 км-ге жетеді. Шельф тар болған жағдайда да резонанс болады, бірақ ол таяп судың жиілігімен сәйкес келмейді, сондықтан таяп судың амплитудасына тигізетін әсері азаяды. Дегенмен, бұл әсер континенттік шельфтің артында орналасқан жағалаудағы таяп судың терең мұхиттағы аралдарға қарағанда көбінесе жоғары болуын ішінара түсіндіруге жеткілікті (қосымша жартылай түсіндірмелердің бірі – Грин заңы). Резонанстар күшті таяп су ағымдарын тудырады, ал осы ағындардың тудырған турбуленттілігі мұндай аймақтарда таралатын үлкен мөлшердегі таяп су энергиясына жауапты. Терең мұхитта, әдетте 4000 м тереңдікте, ұзын толқындардың жылдамдығы шамамен 200 м/с-қа дейін жетеді. Шельфке қарағанда жылдамдықтың айырмашылығы континенттік шельф шетіндегі шағылысуларға себеп болады. Резонанстан алшақтағанда бұл шельфке келіп жатқан таяп су энергиясын азайтуы мүмкін. Алайда, резонанстық жиілікке жақын жерде шельфтегі және терең мұхиттағы толқындар арасындағы фазалық қатынас шельфке энергияны тарту әсерін тигізеді. Терең мұхиттағы ұзын толқындардың жылдамдығының жоғарылауы осы жердегі таяп су толқынының ұзындығы 10 000 км шамасында екенін көрсетеді. Мұхит алаптарының мөлшері шамалас болғандықтан, олардың да резонанстық болуы мүмкін. Іс жүзінде терең мұхит резонанстарын байқау қиын, себебі терең мұхит резонанстық шельфтерге таяп су энергиясын тым жылдам жоғалтады.
The speed of long waves in the ocean is given, to a good approximation, by , where g is the acceleration of gravity and h is the depth of the ocean. For a typical continental shelf with a depth of 100 m, the speed is approximately 30 m/s. So if the tidal period is 12 hours, a quarter wavelength shelf will have a width of about 300 km. With a narrower shelf, there is still a resonance but it is mismatched to the frequency of the tides and so has less effect on tidal amplitudes. However the effect is still enough to partly explain why tides along a coast lying behind a continental shelf are often higher than at offshore islands in the deep ocean (one of the additional partial explanations being Green's law). Resonances also generate strong tidal currents and it is the turbulence caused by the currents which is responsible for the large amount of tidal energy dissipated in such regions. In the deep ocean, where the depth is typically 4000 m, the speed of long waves increases to approximately 200 m/s. The difference in speed, when compared to the shelf, is responsible for reflections at the continental shelf edge. Away from resonance this can reduce tidal energy moving onto the shelf. However near a resonant frequency the phase relationship, between the waves on the shelf and in the deep ocean, can have the effect of drawing energy onto the shelf. The increased speed of long waves in the deep ocean means that the tidal wavelength there is of order 10,000 km. As the ocean basins have a similar size, they also have the potential of being resonant. In practice deep ocean resonances are difficult to observe, probably because the deep ocean loses tidal energy too rapidly to the resonant shelves.