2.65. Волны, разворачивающиеся к берегу

Океанские волны двигаются в самых разных направлениях, зависящих от ветра и отдаленных штормов. Тогда, казалось бы, подходить к берегу они должны с разных сторон. Почему же, приближаясь к берегу, волны разворачиваются и подходят к нему более или менее параллельно береговой линии (рис. 2.20)?

Рис. 2.20 / Задача 2.65. Океанские волны меняют направление при уменьшении глубины воды (вид сверху).

ОТВЕТ • Поворот волн происходит в результате рефракции, или преломления, — явления, изучаемого обычно в оптике[40]. Дело в том, что при уменьшении глубины воды уменьшается и скорость волн. Рассмотрим отдельную волну. Когда гребень волны подходит к берегу, где глубина воды меньше, его часть, первой попавшая на мелководье, замедляется, а затем начинает отставать от остальной части гребня. Это запаздывание изгибает гребень волны: к берегу постепенно разворачивается та его часть, которая на мелководье двигается медленнее. Наконец весь гребень, вытянувшийся параллельно береговой линии, попадает на мелководье.

При подходе к берегу меняется и форма волн. Если наблюдать за волнами сверху, мы видим не одну волну, а совокупность многих отдельных волн разной длины. Степень замедления волны, а следовательно, и ее разворот, зависит от длины волны. Поэтому отдельные волны замедляются и разворачиваются по-разному.