Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жабық немесе ішінара жабық су кеңістігінде тұрған толқын
Standing wave in an enclosed or partially enclosed body of water
Сейше (/s//eɪ//ʃ/ SAYSH) – жабық немесе ішінара жабық су кеңістігінде пайда болатын тұрған толқын. Сейшелер мен сейшеге байланысты құбылыстар көлдерде, су қоймаларында, бассейндерде, шығанақтарда, порстарда, үңгірлерде және теңіздерде байқалған. Сейше пайда болуының негізгі шарты – су кеңістігінің кем дегенде ішінара шектелуі, бұл тұрған толқынның қалыптасуына жағдай жасайды. Бұл терминді 1890 жылы швейцариялық гидролог Франсуа Альфонс Форэль енгізді, ол Женева көлінде бұл құбылысты ғылыми тұрғыдан зерттеген алғашқы адам болды. Бұл сөз бұл аймақта альпілік көлдердегі тербелістерді сипаттау үшін бұрыннан бері қолданылып келген. Вильсонның (1972) мәліметінше, бұл швейцариялық француз диалектісіндегі сөз латын тіліндегі siccus сөзінен шыққан, ол "құрғақ" дегенді білдіреді, яғни су шегінген кезде жағажай құрғап қалады. Француз тіліндегі sec немесе sèche (құрғақ) сөздері де латын тілінен тараған. Порттардағы сейшелер ұзақ периоды немесе инфрагравитациялық толқындардың салдары болуы мүмкін, олар жел толқындарымен субарманикалық, сызықтық емес толқынның өзара әрекеттесуінен туындайды және желдің тудырған толқындарынан ұзаққа созылады.
A seiche (/s//eɪ//ʃ/ SAYSH) is a standing wave in an enclosed or partially enclosed body of water. Seiches and seiche related phenomena have been observed on lakes, reservoirs, swimming pools, bays, harbors, caves, and seas. The key requirement for formation of a seiche is that the body of water be at least partially bounded, allowing the formation of the standing wave. The term was promoted by the Swiss hydrologist François Alphonse Forel in 1890, who was the first to make scientific observations of the effect in Lake Geneva. The word had apparently long been used in the region to describe oscillations in alpine lakes. According to Wilson (1972), this Swiss French dialect word comes from the Latin word siccus meaning "dry", i. e., as the water recedes, the beach dries. The French word sec or sèche (dry) descends from the Latin. Seiches in harbours can be caused by long period or infragravity waves, which are due to subharmonic nonlinear wave interaction with the wind waves, having periods longer than the accompanying wind generated waves.
Себептері мен сипаты
Сейшелер көбінесе қалың көзге көрінбейді, ал су бетіндегі қайықтардағы бақылаушылар өте ұзақ кезеңдерге байланысты сейше пайда болып жатқанын байқамай қалуы мүмкін. Бұл эффект судың бір немесе бірнеше факторлардың (көбінесе метеорологиялық әсерлер – жел және атмосфералық қысымның өзгеруі, сейсмикалық белсенділік немесе цунамилер) әсерінен бұзылуы салдарынан туындайтын резонанстардан пайда болады. Гравитация әрқашан сұйық судың көлденең бетін қалпына келтіруге ұмтылады, себебі бұл судың гидростатикалық тепе-теңдікте болатын жағдайын білдіреді. Бұл судың тереңдігіне байланысты жылдамдықпен бассейннің бойымен жүретін импульсті тудыратын тік гармоникалық қозғалысқа әкеледі. Импульс бассейннің шетінен кері шағылысып, интерференция тудырады. Қайталама шағылыстар бір немесе бірнеше түйіндері бар тұрақты толқындарды жасайды, онда тік қозғалыс болмайды. Тербелістің жиілігі бассейннің мөлшеріне, оның тереңдігі мен контурларына және су температурасына байланысты анықталады. Сейшедің ең ұзақ табиғи кезеңі – су денесі үшін негізгі резонансқа сәйкес келетін ең ұзақ тұрақты толқын. Жабық тіктөртбұрышты су айдынындағы беткі сейше үшін оны Мерьян формуласын қолдану арқылы есептеуге болады:
Seiches are often imperceptible to the naked eye, and observers in boats on the surface may not notice that a seiche is occurring due to the extremely long periods. The effect is caused by resonances in a body of water that has been disturbed by one or more factors, most often meteorological effects (wind and atmospheric pressure variations), seismic activity, or tsunamis. Gravity always seeks to restore the horizontal surface of a body of liquid water, as this represents the configuration in which the water is in hydrostatic equilibrium. Vertical harmonic motion results, producing an impulse that travels the length of the basin at a velocity that depends on the depth of the water. The impulse is reflected back from the end of the basin, generating interference. Repeated reflections produce standing waves with one or more nodes, or points, that experience no vertical motion. The frequency of the oscillation is determined by the size of the basin, its depth and contours, and the water temperature. The longest natural period of a seiche is the period associated with the fundamental resonance for the body of water—corresponding to the longest standing wave. For a surface seiche in an enclosed rectangular body of water this can be estimated using Merian's formula:
мұнда T – ең ұзақ табиғи кезең, L және h – су айдынының ұзындығы мен орташа тереңдігі, ал g – гравитациялық үдеу. Жоғары ретті гармоникалар да байқалады. Екінші гармонияның кезеңі табиғи кезеңнің жартысы, үшінші гармонияның кезеңі табиғи кезеңнің үштен бірі болады, және т.с.с.
where T is the longest natural period, L and h are the length and average depth of the body of water, and g the acceleration of gravity. Higher order harmonics are also observed. The period of the second harmonic will be half the natural period, the period of the third harmonic will be a third of the natural period, and so forth.
Пайда болуы
Сейхтер көлдерде де, теңіздерде де кездеседі. Басты талап – су қоймасының бір бөлігі тұрған толқындардың қалыптасуына мүмкіндік беру үшін ішінара шектелуі керек. Геометрияның дұрыс болуы міндетті емес; тіпті өте қисық пішінді белімдер де өте тұрақты жиілікпен тербеліске түседі.
Seiches have been observed on both lakes and seas. The key requirement is that the body of water be partially constrained to allow formation of standing waves. Regularity of geometry is not required; even harbours with exceedingly irregular shapes are routinely observed to oscillate with very stable frequencies.
Көлдік сейшелер
Төмен ырғақты сейхтер үлкен көлдерде көбінесе кездеседі. Олар әдетте, қалыпты толқын үлгілері арасында байқалмайды, ерекше тыныш жағдайларда ғана көзге түседі. Кемежайлар, шығанақтар мен сағалар көбінесе бірнеше сантиметр амплитудасы және бірнеше минуттық периоды бар шағын сейхтерге бейім. Франсуа Альфонс Форэльдің Женева көліндегі алғашқы зерттеулерінде бойлық периоды 73 минуттық циклмен, ал көлденең сейхтің периоды шамамен 10 минуттық циклмен анықталды. Жаңа Зеландияның Вакатипу көлі де тұрақты сейхтерімен белгілі, ол Квинстаунда 27 минуттық циклмен бетінің биіктігін 20 сантиметрге өзгертеді. Сейхтер жартылай жабық теңіздерде де пайда болуы мүмкін; Солтүстік теңізінде жиі 36 сағатқа жуық созылатын бойлық сейхтер болады. Ұлттық ауа райы қызметі Ұлы көлдердің кейбір бөліктерінде 2 фут немесе одан да жоғары амплитудалы сейхтер болуы мүмкін болған жағдайда су деңгейінің төмендеуі туралы ескертулер шығарады. Эри көлінің тереңдігі аздығы және солтүстік-шығыстан оңтүстік-батысқа қарай созылуы салдарынан жел тудырған сейхтерге өте бейім, бұл көбінесе басым жел бағытына сәйкес келеді және осы желдің күшін арттырады. Бұл көлдің екі шеті арасындағы қашықтыққа дейін экстремалды сейхтерге алып келуі мүмкін. Бұл әсер мұхит жағалауларындағы дауылдардың салдарынан туындайтын дауыл толқынына ұқсас, бірақ сейх әсері көлде біраз уақыт бойы алға-артқа тербеліске әкелуі мүмкін. 1954 жылы «Хазел» дауылдың қалдықтары Торонто маңындағы Онтарио көлінің солтүстік-батыс жағалауында суды жинап, кең ауқымды су тасқынына себеп болды және кейіннен оңтүстік жағалауда су тасқынын тудырған сейхті орнатты. 1995 жылдың 13 шілдесінде Супериор көлінде су деңгейі 15 минут ішінде бір метрге төмендеп, қайта көтерілді, су қайтқанда кейбір қайықтар кемежайдан ілмектерге ілініп қалды. 1995 жылы Супериор көлінде болған дауыл Хурон көлінде де ұқсас әсер етті. 1954 жылдың 26 маусымында Чикаго жағалауына 3 метрлік сейх соққанда Мичиган көлінде Монтроз және Норт-Авеню жағажайларындағы кемежайлардан сегіз балықшы ағысып кетіп, суға батып кетті. Калифорния/Невададағы Тахо көлі сияқты сейсмикалық белсенді аймақтардағы көлдер сейхтерге қауіпті. Геологиялық деректер Тахо көлінің жағалауында сейхтер мен цунамилер болған болуы мүмкін екенін көрсетеді. Жер сілкінісінен туындаған сейхтер жер сілкінісінің эпицентрінен мыңдаған шақырым қашықтықта байқалады. Жер сілкінісі кезіндегі жердің дірілі жер сілкінісінің резонанстық жиілігіне сәйкес келетін жағдайда, жүзу бассейндері сейхтерге өте бейім. 1994 жылы Калифорниядағы Нортридж жер сілкінісі оңтүстік Калифорниядағы жүзу бассейндерінің суға толуына себеп болды. 1964 жылы Аляскада болған Ұлы жұма жер сілкінісі Пуэрто-Рикоға дейінгі жүзу бассейндерінде су тасқынына әкелді. 1755 жылы Португалияның Лиссабон қаласында болған жер сілкінісі солтүстіктегі Лох-Ломонд, Лох-Лонг, Лох-Катрин және Лох-Несс көлдерінде, сондай-ақ Швециядағы каналдарда да су тасқынына себеп болды. 2004 жылы Үнді мұхитында болған жер сілкінісі Үндістанның көптеген штаттарында, сондай-ақ Бангладеш, Непал және Таиландтың солтүстігіндегі тұрған су объектілерінде сейхтерді тудырды. 2005 жылы Кашмирде болған жер сілкінісі кезінде сейхтер Үндістанның Уттар-Прадеш, Тамил Наду және Батыс Бенгалия штаттарында, сондай-ақ Бангладештегі көптеген жерлерде байқалды. 1950 жылы Ассам-Тибет жер сілкінісі Норвегия мен Оңтүстік Англияға дейін сейхтерді тудырғаны белгілі. Үндістан субконтинентінде сейхтер тудырған басқа жер сілкіністері: 1803 жылғы Кумаун Барахат, 1819 жылғы Алла Бунд, 1842 жылғы Орталық Бенгал, 1905 жылғы Кангра, 1930 жылғы Дубри, 1934 жылғы Непал Бихар, 2001 жылғы Бхуж, 2005 жылғы Ниас, 2005 жылғы Тереза аралы жер сілкінісі. 2010 жылдың 27 ақпанында Чилиде болған жер сілкінісі Луизиана штатының Пончартрейн көлінде шамамен 0,5 фут биіктіктегі сейхті тудырды. 2010 жылы Сиерра-Эль-Майор жер сілкінісі үлкен сейхтерді тудырды, олар тез арада интернет құбылысына айналды. 2011 жылы Тохоку жер сілкінісі кезінде Норвегияның Согнефьорден қаласында кем дегенде 1,8 метрлік (6 фут) сейхтер байқалды.
Low rhythmic seiches are almost always present on larger lakes. They are usually unnoticeable among the common wave patterns, except during periods of unusual calm. Harbours, bays, and estuaries are often prone to small seiches with amplitudes of a few centimetres and periods of a few minutes. The original studies in Lake Geneva by François Alphonse Forel found the longitudinal period to have a 73 minute cycle, and the transversal seiche to have a period of around 10 minutes. Another lake well known for its regular seiches is New Zealand's Lake Wakatipu, which varies its surface height at Queenstown by 20 centimetres in a 27 minute cycle. Seiches can also form in semi enclosed seas; the North Sea often experiences a lengthwise seiche with a period of about 36 hours. The National Weather Service issues low water advisories for portions of the Great Lakes when seiches of 2 feet or greater are likely to occur. Lake Erie is particularly prone to wind caused seiches because of its shallowness and its elongation on a northeast–southwest axis, which frequently matches the direction of prevailing winds and therefore maximises the fetch of those winds. These can lead to extreme seiches of up to between the ends of the lake. The effect is similar to a storm surge like that caused by hurricanes along ocean coasts, but the seiche effect can cause oscillation back and forth across the lake for some time. In 1954, the remnants of Hurricane Hazel piled up water along the northwestern Lake Ontario shoreline near Toronto, causing extensive flooding, and established a seiche that subsequently caused flooding along the south shore. Lake seiches can occur very quickly: on July 13, 1995, a large seiche on Lake Superior caused the water level to fall and then rise again by three feet (one metre) within fifteen minutes, leaving some boats hanging from the docks on their mooring lines when the water retreated. The same storm system that caused the 1995 seiche on Lake Superior produced a similar effect in Lake Huron, in which the water level at Port Huron changed by 6 feet (2 m) over two hours. On Lake Michigan, eight fishermen were swept away from piers at Montrose and North Avenue Beaches and drowned when a 10 feet (3 m) seiche hit the Chicago waterfront on June 26, 1954. Lakes in seismically active areas, such as Lake Tahoe in California/Nevada, are significantly at risk from seiches. Geological evidence indicates that the shores of Lake Tahoe may have been hit by seiches and tsunamis as much as high in prehistoric times, and local researchers have called for the risk to be factored into emergency plans for the region. Earthquake generated seiches can be observed thousands of miles away from the epicentre of a quake. Swimming pools are especially prone to seiches caused by earthquakes, as the ground tremors often match the resonant frequencies of small bodies of water. The 1994 Northridge earthquake in California caused swimming pools to overflow across southern California. The massive Good Friday earthquake that hit Alaska in 1964 caused seiches in swimming pools as far away as Puerto Rico. The earthquake that hit Lisbon, Portugal in 1755 also caused seiches farther north in Loch Lomond, Loch Long, Loch Katrine and Loch Ness in Scotland, and in canals in Sweden. The 2004 Indian Ocean earthquake caused seiches in standing water bodies in many Indian states as well as in Bangladesh, Nepal, and northern Thailand. Seiches were again observed in Uttar Pradesh, Tamil Nadu and West Bengal in India as well as in many locations in Bangladesh during the 2005 Kashmir earthquake. The 1950 Assam–Tibet earthquake is known to have generated seiches as far away as Norway and southern England. Other earthquakes in the Indian sub continent known to have generated seiches include the 1803 Kumaon Barahat, 1819 Allah Bund, 1842 Central Bengal, 1905 Kangra, 1930 Dhubri, 1934 Nepal Bihar, 2001 Bhuj, 2005 Nias, 2005 Teresa Island earthquakes. The February 27, 2010 Chile earthquake produced a seiche on Lake Pontchartrain, Louisiana, with a height of around 0.5 feet. The 2010 Sierra El Mayor earthquake produced large seiches that quickly became an internet phenomenon. Seiches up to at least 1.8 m (6 feet) were observed in Sognefjorden, Norway, during the 2011 Tōhoku earthquake in Japan.
Үңгірлік шұңқырлар
2022 жылдың 19 қыркүйегінде АҚШ-тағы Өлім аңғары ұлттық паркіндегі Девлс-Холда, Мексиканың батысында болған 7,6 балдық жер сілкінісінен кейін 4 фут (1 метрге) дейін жететін сейш пайда болды. Бұл жер сілкінісі шамамен 2414 шақырым қашықтықта болған. Үңгірде 2012, 2018 және 2019 жылдардағы күшті жер сілкіністерінен кейін де сейштер байқалған.
On September 19, 2022, a seiche reaching 4 feet (1 m) occurred at Devils Hole at Death Valley National Park in the U. S. after a 7.6 magnitude earthquake hit western Mexico, about 1500 mile (2414 km) away. Seiches were also observed in the cave after powerful earthquakes in 2012, 2018 and 2019.
Сейше қорғанысы үшін инженерия
Инженерлер су тасқынынан қорғау құрылыстарын (мысалы, Санкт-Петербург бөгетін), суқоймаларды және бөгеттерді (мысалы, Гранд-Кули бөгетін), ішуге жарамды су сақтау алаптарын, портодарды, тіпті қолданылған ядролық отынды сақтау бассейндерін жобалау кезінде сейх құбылысын ескереді.
Engineers consider seiche phenomena in the design of flood protection works (e. g., Saint Petersburg Dam), reservoirs and dams (e. g., Grand Coulee Dam), potable water storage basins, harbours, and even spent nuclear fuel storage basins.