Κύματα-κλίμακα Μποφώρ

Χίλια μύρια κύματα…

Ο τίτλος μπορεί να είναι εμπνευσμένος από το τραγούδι του Ξυλούρη, ωστόσο το συγκεκριμένο άρθρο αναφέρεται εξειδικευμένα στον ορισμό του κυματισμού και στο πως δημιουργούνται τα κύματα. Επίσης, στα σημεία που πρέπει να προσέχετε, καθώς και τις τάσεις που επικρατούν στον Ελλαδικό χώρο.

Τα κύματα…

Ο όρος Κυματισμός χαρακτηρίζει γενικά το σύνολο των φυσικών φαινομένων που παρουσιάζει η επιφάνεια της θάλασσας, που οφείλονται κυρίως στην απορρόφηση της κινητικής ενέργειας του  ανέμου.

Κατά την έναρξη του ανέμου, στην επιφάνεια της ήρεμης θάλασσας αρχίζουν να δημιουργούνται «ρυτίδες» ακανόνιστου σχήματος.

Αργότερα, όσο αυξάνεται η ένταση του ανέμου, παρατείνεται και η διάρκεια της δράσεως αυτού στην επιφάνεια της θάλασσας, με αποτέλεσμα οι «ρυτίδες» να μεταβάλλονται σε  κύματα  ακαθόριστου σχήματος και διεύθυνσης.

Στη συνέχεια όμως, όταν σταματήσει να πνέει ο άνεμος, τα κύματα λαμβάνουν συγκεκριμένη μορφή, δηλαδή κανονικό σχήμα με ορισμένο ύψος, μήκος και περίοδο.

Κατά την διάρκεια του κυματισμού δεν μετατοπίζεται μάζα ύδατος, όπως πολλοί θεωρούν όταν βλέπουν τα κύματα, αλλά μόνο το σχήμα της κατανομής της επιφάνειας της θάλασσας.

Μπορείτε να κάνετε και οι ίδιοι ένα εύκολο πείραμα για να το διαπιστώσετε: πετάξτε ένα μικρό ξύλο στη θάλασσα, θα παρατηρήσετε ότι ενώ τα κύματα προχωρούν, το ξύλο (αφού φυσικά δεν έχει ενεργήσει άλλη δύναμη όπως αυτή του ανέμου) θ’ ανέρχεται και θα κατέρχεται στο ίδιο ακριβώς σημείο.

 

 

 

 

Στοιχεία του κύματος. Α: ύψος κορυφής, valle: κοίλο, cresta: κορυφή, λ: μήκος κύματος και Η: ύψος κύματος.

Γραφικό σχήμα

Ορισμοί

 

Κορυφή κύματος: Ονομάζεται το υψηλότερο σημείο του κύματος.

Κοίλο κύματος: Ονομάζεται το χαμηλότερο σημείο του κύματος.

Μήκος κύματος: Ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων φάσης (δηλαδή μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή δύο διαδοχικών κοίλων).

Ύψος κύματος: Ονομάζεται η κάθετος απόσταση μεταξύ της κορυφής και του κοίλου του κύματος.

Συχνότητα κύματος: Ονομάζεται ο αριθμός των μηκών κύματος που διέρχονται από ένα (σταθερό) σημείο, στη μονάδα του χρόνου. Συνήθως συμβολίζεται με το γράμμα ν ή Ν.

 

Ταχύτητα και ύψος

Το μήκος του κύματος μετρημένο από κορυφή σε κορυφή, καθορίζει την ταχύτητα κίνησης του. Μεγάλο μήκος λοιπόν σημαίνει και μεγάλη ταχύτητα. Το ύψος του κύματος μετριέται πάντα με αναφορά το Μέσο Επίπεδο της Θάλασσας (ΜΕΘ), όταν αυτή είναι σε νηνεμία.

Συνήθως, τα κύματα από το κατάστρωμα των μικρών σκαφών φαίνεται ότι έχουν μεγαλύτερο ύψος, λόγω των κλίσεων των σκαφών.

Για όσους ειδικά είναι πρωτάρηδες στην ιστιοπλοΐα, μπορεί να τους φανούν τεράστια τα κύματα και να φοβηθούν, ενώ ουσιαστικά δεν θα υπάρχει κανένας κίνδυνος…

 

Κυματισμός με επίδραση ρευμάτων.

Θα δείτε να σχηματίζονται απότομα κύματα, όταν η κατεύθυνση του ανέμου είναι αντίθετη με αυτή ενός ρεύματος. Επίσης, σχηματίζονται περίεργοι κυματισμοί, όπου υπάρχει υπό γωνία συμβολή ομόρροπων ρευμάτων, που έρχονται από δυο μεριές ενός νησιού –συνήθως με διαφορετικές ταχύτητες, λόγω διαφορών στα βυθομετρικά των πλευρών του νησιού-. Συγκεκριμένα, επειδή συγκλίνει η πορεία των κυμάτων, ο σχηματισμός τους, από ευθεία παράταξη γίνεται κυκλικός. Παράλληλα, αυξάνεται σημαντικά και το ύψος τους. Πρέπει να γνωρίζετε, ότι το φαινόμενο αυτό είναι έκδηλο έξω από βαθιά ακρωτήρια.

Σε αυτό το σημείο πρέπει να σημειώσουμε, ότι η κυκλοφορία των ρευμάτων στο Αιγαίο είναι αντίστροφη από την κίνηση των δεικτών του ρολογιού. Δηλαδή φανταστείτε, ότι τα ρεύματα κατευθύνονται προς βορρά από την ανατολική πλευρά του Αιγαίου και προς το νότο από τη δυτική πλευρά. Έτσι, αυτό έχει ως συνέπεια το καλοκαίρι, όπου επικρατούν βόρειοι άνεμοι, το ανατολικό Αιγαίο να σχηματίζει απότομα κύματα, καθώς ο αέρας πνέει σε αντίθετη κατεύθυνση από το ρεύμα.

 

Τρικυμίες (όχι στην καρδιά)

Η λέξη τρικυμία ουσιαστικά σημαίνει μία ομάδα που αποτελείται από τρία κύματα. Συνήθως, τα κύματα κινούνται σε ομάδες παρόμοιας ενεργειακής υποστάθμης (σχέση ύψους-πλάτους). Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να βρείτε τον «ρυθμό» του κυματισμού, για να βγείτε αλώβητοι!

 

Αντανακλώμενα και διαθλώμενα κύματα

Οι θάλασσες στη χώρα μας είναι γεμάτες από τοπικά φαινόμενα. Μερικές παρατηρήσεις σε ότι αφορά τους κυματισμούς κοντά σε στεριά ή ανάμεσα σε νησιά, θα αποδειχτούν χρήσιμες για την ασφάλεια σας:

Το κύμα που πέφτει στη στεριά αναπτυγμένο από τον πνέοντα άνεμο είναι το επερχόμενο κύμα. Αν η στεριά είναι απότομη σαν «καθρέπτης», αντανακλά το επερχόμενο κύμα, παράγοντας ένα αντανακλώμενο κύμα.

Σχήμα 1.

Όταν δύο κυματισμοί ενώνονται λέμε ότι σχηματίζουν συμβολή. Οι συμβολές των κυμάτων μπορούν να παράγουν στιγμιαία «αφύσικα» σχήματα από κύματα, που σε μερικά δευτερόλεπτα διαλύονται, αλλά ωστόσο είναι ικανά να προκαλέσουν ζημιά όσο υφίστανται.

Τα επερχόμενα κύματα εκτρέπονται από την αρχική τους πορεία και αυτό συμβαίνει επειδή κοντά στη στεριά, η κίνηση των ρευμάτων υφίσταται μεγαλύτερη υδροδυναμική τριβή, λόγω του μειωμένου βάθους. Έτσι, τα πελαγίσια κύματα στα βαθιά προχωρούν γρηγορότερα από τα στεριανά, παίρνοντας μια περιστροφική τάση στην πορεία τους.

Το φαινόμενο της διάθλασης παίζει σημαντικό ρόλο στους σχηματισμούς των κυμάτων στις πλευρές και στις κάτω μεριές των νησιών, εκείνες που υποτίθεται ότι δεν είναι απευθείας εκτεθειμένες στον άνεμο.

Μπορεί όμως να υπάρξουν περίεργοι συνδυασμοί επερχόμενων, αντανακλώμενων και διαθλώμενων κυμάτων, που να επιφέρουν συνθήκες ικανές να απειλήσουν την ευστάθεια πηδαλιουχούμενων ιστιοπλοϊκών.

Σχήμα 2.

Τα νησιά, στις περιοχές που τα νερά είναι «κοφτά», αντανακλούν τα επερχόμενα κύματα, -ιδιαίτερα στους μεταξύ τους χώρους-. Έτσι είναι πιθανόν να συναντήσετε κύματα, που έχουν διαφορετική κατεύθυνση από εκείνα που προκαλούνται από τον αέρα. Στη περίπτωση δε, που γίνει και συμβολή μεταξύ τους είναι πιθανό να προκαλέσουν προβλήματα κατεύθυνσης ή ακόμα και πηδαλιούχησης των ιστιοπλοϊκών.

Σχήμα 3.

 

Ενδεικτικός πίνακας για το ύψος των κυμάτων και την ταχύτητα τους:

 

 

Ο πίνακας είναι ενδεικτικός, επειδή εξαιτίας τοπογραφικών συνθηκών είναι δυνατό να υπάρχουν τοπικές διαφοροποιήσεις. Για παράδειγμα, για μια δεδομένη ισχύ ανέμου, οι θαλάσσιες συνθήκες μπορεί να είναι πιο επικίνδυνες κοντά στη στεριά, απ’ ότι στην ανοιχτή θάλασσα. Επίσης, οι τιμές Beaufort, οι οποίες φαίνονται στον πίνακα των ανέμων δεν αντιπροσωπεύουν τις ριπές, οι οποίες εύκολα μπορούν να είναι διπλάσιες σε ταχύτητα. Τέλος, οι τιμές Beaufort και οι τιμές ριπών δεν αντιπροσωπεύουν τις μέγιστες τιμές, αλλά τους μέσους όρους σε περίοδο 10 λεπτών.

 

Κλίμακα Μποφόρ – Ιστορία

Η Kλίμακα Μποφόρ είναι ένας τρόπος μέτρησης της έντασης των ανέμων, που βασίζεται στην παρατήρηση των αποτελεσμάτων του ανέμου στη στεριά ή τη θάλασσα. Το πλήρες επίσημο όνομά της είναι

Beaufort Wind Force Scale = Κλίμακα (Έντασης Ανέμου) Μποφόρ.

Η κλίμακα επινοήθηκε το 1806 από τον Ιρλανδό Ναύαρχο και υδρογράφο Φράνσις Μποφόρ (Francis Beaufort), προκειμένου να τυποποιηθεί η περιγραφή των καιρικών συνθηκών και να διευκολυνθεί η συνεννόηση των ναυτιλλομένων. Ο Μποφόρ ήταν επικεφαλής της υδρογραφικής υπηρεσίας του αγγλικού  ναυτικού και επινόησε μια απλή κλίμακα δεκατριών βαθμών (0-12) για την εμπειρική μέτρηση των ανέμων, βασισμένη καταρχήν στα αποτελέσματα που είχε ο άνεμος στα πανιά  ενός αγγλικού πολεμικού πλοίου: από τον άνεμο που μόλις αρκούσε για την ώθησή του, έως «αυτόν που κανένα πανί δεν μπορεί να αντέξει». Η χρήση της κλίμακας είχε καθιερωθεί στα ημερολόγια των πλοίων κατά το 1830, ενώ υιοθετήθηκε σαν έγκυρη το 1835, από το πρώτο Διεθνές Μετεωρολογικό Συνέδριο των Βρυξελλών.

Το 1838 υιοθετήθηκε από το Βρετανικό Ναυαρχείο, ενώ το 1874 η Διεθνής Μετεωρολογική Επιτροπή αποφάσισε τη διεθνή χρήση της.

Η κλίμακα Μποφόρ χρησιμοποιείται εκτεταμένα στα δελτία καιρού και τις μετεωρολογικές προγνώσεις.