valovi, morski

valovi, morski, proces periodičnog kolebanja slobodne mor. površine odn. određene granične plohe u moru; nastaje osciliranjem vodenih čestica pod utjecajem uzbudnih sila (kozmičke, barički sistemi, seizmički i tektonski poremećaji, vjetar, vožnja broda) i umirivajućih sila (površinska napetost vodene mase, gravitacija i Coriolisova sila). Te sile djeluju kompleksno i s različitim intenzitetom; uzbudne sile su pulsirajuće i najčešće slučajne, što realne m. v. čini nepravilnim. Profil i gibanje čestica mor. vala određeni su → valnim parametrima. Vjetar je jedan od najznačajnijih generatora mor. valova; izvorište im je olujno područje, iz njega se rasprostiru, zamiru zbog rasipanja valne energije ili zbog njezina uništenja (u priobalnom pojasu). Redovito se valnim gibanjem ne prenosi vodena masa, ali može doći do slabijeg strujanja vode (drift). M. v. uzrokuju niz nepredviđenih, a ponekad i opasnih pojava koje mogu ugroziti → plovnost broda (→ gibanje broda na valovima; udaranje broda; zalijevanje brodske palube). U mehanici tekućina valovi se redovito sistematiziraju prema uvjetima okoliša (adijabatički, izotermički), prema stratifikaciji (→ površinski morski valovi – pomaci vodenih čestica i dr. parametri opadaju s dubinom; → unutrašnji morski valovi – pomaci čestica opadaju prema mor. dnu i mor. površini od granične plohe, a valna amplituda obrnuto je razmjerna gradijentu gustoće vode), prema položaju ravnine oscilacija vodenih čestica odn. smjera njihova rasprostiranja (uzdužni i poprečni), prema gibanju valnog grebena (progresivni – oscilatorni i translatorni; stojni) i prema periodu (kratki i dugi). Pored opće sistematizacije koja vrijedi za sve vrste valova u tekućinama, m. v. se redovito klasificiraju prema njihovom generatoru. Mor. valove kojima je primarni generator vjetar: kapilarni (T ≈ 0,01 ··· 0,1 s), bore (T ≈ 0,1 ··· 1,0 s), živo more (T ≈ 1 ··· 10 s), zibine (T ≈ 10 ··· 20 s), mrtvo more ili bibavica (T ≈ 20 ··· 30 s), mlatni valovi (T ≈ ≈ 30 s ··· 5 min) i divovski val; brodovi u plovidbi generiraju brodske valove (T ≈ ≈ 0,8 ··· 2 s), promjene atmosfer. tlaka baričke (T ≈ 0,5 ··· 60 min), a potresi i tektonski poremećaji cunamije (T ≈ 5 min ··· ··· 1 h); stojne m. v. (šćige, seš; T od više sekundi do više sati) mogu imati više generatora; nagla promjena dubine (na šelfu) generira šelfne m. valove (T ≈ 15 min ··· ··· više sati), → plimotvorna sila valove mor. mijena odn. plimne valove (T ≈ 12 h 25 min odn. 24 h 50 min), a plimotvorna sila, olujni sistemi i pomaci u zemaljskoj kori transplimne valove. Mor. valovi mogu se klasificirati i prema umiravajućim silama i to prema omjeru valnog perioda (T) i perioda (T₁) inercijskih oscilacija: T₁ = π/ω · sin φ (ω kutna brzina rotacije Zemlje, φ geogr. širina); kapilarni m. v. (L ≤ 4 cm) uvjetovani su površinskom napetošću, gravitacijski m. v. silnom težom (T ≤ T₁, L ≥ 10 cm), kapilarno-inercijski silom težom i površinskom napetošću, inercijsko-gravitacijski silom težom i Coriolisovom silom inercijski ili giroskopski (samo u površinskih valova) Coriolisovom silom (T < T_i), a planetarni (Rossbyjevi) m. v. utjecajem rotacije i sferičnosti Zemlje (T = T_i). U gravitacijskih kratkih m.v. (T ≈ 5 min) valna duljina je znatno manja od dubine mora a u dugih (u plitkoj vodi; T > 5 min) znatno veća od dubine mora. Planetarni (transplimni) m. v. redovito se klasificiraju prema omjeru valne duljine i duljine bazena; u kratkih valova je taj omjer mali, a u dugih velik. Za sigurnost plovidbe su od posebna značenja površinski valovi: → vjetreni morski valovi, → mrtvo more, → valovi morskih mijena (plimni). Na moru se uočava niz valnih interakcija i deformacija: ukrižano more, rušenjem.mlat, refleksija (odbijanje), difrakcija (ogib), refrakcija lom i → zamiranje morskih valova. – Opis morski valovi sadrži zapis o valnom profilu i gibanju vodenih čestica (→ valni parametri). Deterministički opis primjenjuje se za pravilne (dvodimenzionalne) valove s konstantnim parametrima valnog profila i konstantnim parametrima gibanja vodenih čestica (takvim idealnim valovima najbliži su valovi mrtvog mora); daje se jednom (adekvatnom) iz niza valnih teorija (teorije valova malih amplituda i teorija valova konačnih amplituda: Stokesove teorije I-V reda, hiperbolne, knoidalne i soliterne teorije; trohoidalna teorija je prolazna, između malih i konačnih amplituda). Statistički opis realnih nepravilnih (trodimenzionalnih) m. v. (valovlja) na jednoj geogr. točki i za neko stacionarno stanje mora prikazuje se s pomoću reprezentativnih parametara valnog profila (za stacionarno stanje su konstantni; potreban je valni zapis ili valno opažanje). Promjena → valnih perioda je znatno manja nego promjena → valnih visina (Raylighov zakon vjerojatnosti; kod perioda njihovi kvadrati). Spektralni opis služi za prikaz realnih mor. valova u vidu funkcije → spektralne gustoće. Omogućuje da se postupkom → spektralne analize morskih valova nađe rezultanta zbroja pravilnih (idealnih) m. v. koja odgovara realnom valovlju; rezultat su jednodimenzionalni spektri u frekventnoj domeni (češće) i u domeni valnog broja (→ spektar morskih valova). Jednodimenzionalni frekventni spektar za određeno stanje mora može se dobiti iz valnog zapisa, a dvodimenzionalni spektar valnog broja iz stereografskog snimka valovlja na mor. površini. Ostali se spektri izvode iz ta dva spektra. – Valnom prognozom unaprijed se (metodama na temelju primarnog valnog generatora) predviđaju reprezentativni ili vjerojatni valni parametri realnog valovlja (→ vjetreni morski valovi; → valovi morskih mijena). – Opažanje m. v. obavlja se neposredno s broda. Vizualnim opažanjem mjere se ili procjenjuju smjer iz kojeg valovi dolaze (označuje se kao → kurs, u stupnjevima ili u zràkama), valna perioda (u sekundama) i visina (u metrima). Nužno je opažati parametre značajnih valova unutar valnog vlaka odn. prevladavajućeg sistema. Najtočnije se može odrediti valni period; mjeri se vrijeme za koje neki plutajući predmet (pjena) prođe od jednog do slijedećeg vrha valnog brijega (redovito se uzima vrijednost za 10 mjerenja). Smjer valova se procjenjuje na osnovi smjera pravog vjetra (→ vjetreni trokut) ili smjeranjem fronte valnih bregova (okomita je na smjer pravog vjetra). Valna duljina najpraktičnije se procjenjuje prema duljini vlastita broda (najtočnija je kada je smjer valova paralelan s uzdužnicom broda) ili s pomoću uzice s kojom se iza krme tegli plovak (uzima se također sr. vrijednost 10 mjerenja). Valna visina procjenjuje se tako da se motrilac spusti što niže na sredini privjetrene strane broda, a zatim penje uz snast (nadgrađe); visina s koje se vidi vrh dolazećeg valnog brijega u ravnini morskog obzora, kad je brod u dolini vala uspravan, označuje procijenjenu valnu visinu; ako su valovi niski i znatno kraći od duljine broda brod se usmjeri s pramcem prema valovima i visina vala mjeri s pramca pomoću olovnice (ručni dubinomjer). Za instrumentalna mjerenja morskih valova upotrebljava se → valograf.