第六章 海洋中的波动现象

海洋中的波动是海水的重要运动形式之一。从海面到海洋内部处处都可能出现波动。波动的基本特点是，在外力的作用下，水质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。由于流体的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态在空间的传播，因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。

    实际海洋中的波动是一种十分复杂的现象，严格说，它们都不是真正的周期性变化。但是，作为最低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动(正弦波)或简单波动的叠加，从研究简单波动入手来研究实际海洋中的波动是一种可行的方法。而且简单波动的许多特性可以直接应用于解释海洋波动的性质。

§6.1概述

    一个简单波动的剖面可用一条正弦曲线加以描述。如图6—1所示，曲线的最高点称为波峰，曲线的最低点称为波谷，相邻两波峰(或波谷)之间的水平距离称为波长(λ)，相邻两波峰(或者波谷)通过某固定点所经历的时间称为周期(T)。显然，波形传播的速度c=λ/T。从波峰到波谷之间的铅直距离称为波高(H)，波高的一半a＝H/2称为振幅，是指水质点离开其平衡位置的向上(或向下)的最大铅直位移。波高与波长之比称为波陡，以δ=(H/λ)表示。在直角坐标系中取海面为x-y平面，设波动沿x方向传播，波峰在y方向将形成一条线，该线称为波峰线，与波峰线垂直指向波浪传播方向的线称为波向线。

6.1.2海洋中的波浪

　　海洋中的波浪有很多种类，引起的原因也各不相同。例如海面上的风应力，海底及海岸附近的火山、地震，大气压力的变化，日、月引潮力等。被激发的各种波动的周期可从零点几秒到数十小时以上，波高从几毫米到几十米，波长可以从几毫米到几千千米。

　　海洋中波动的周期和相对能量的关系如图6-2所示。由风引起的周期从1～30s的波浪所占能量最大；周期从30s至5min，为长周期重力波，多以长涌或先行涌的形式存在；一般是由风暴系统引起的。从5min到数小时的长周期波主要由地震、风暴等产生，它们的恢复力主要为科氏力，重力也起重要作用。周期12～24h的波动，主要是由日、月引潮力产生的潮波。

波浪分类可从不同角度给出不同的称谓。例如，按相对水深(水深与波长之比，即h/λ)可将波浪分为深水波(短波)和浅水波(长波)；按波形的传播与否又有前进波与驻波之分；按波动发生的位置又有表面波、内波和边缘波之分；按成因分又有风浪、涌浪、地震波之分等等。