Okyanus Dalgaları ve İç Dalgalar
Dalgalar, suyun kütlesel taşınımı olmaksızın okyanus boyunca enerji taşımaktadır — rüzgar kaynaklı yüzey dalgalarından ve uzak mesafelere yayılan salınımlara (swell) kadar, tabakalı okyanusun derinliklerindeki yoğunluk arayüzleri boyunca dalgalanan çok daha büyük ve yavaş iç dalgalara kadar uzanmaktadır.
Tanım
Okyanus dalgaları, deniz yüzeyi boyunca (yüzey dalgaları) veya tabakalı iç kısımda yoğunluk arayüzleri boyunca (iç dalgalar) yayılan, yerçekimi tarafından geri çağrılan ve en büyük dalgalar için Dünya'nın dönüşü tarafından modifiye edilen salınımsal bozulmalar olarak tanımlanmaktadır.
Kapsam
Bu konu, yüzey yerçekimi dalgalarının (rüzgar dalgaları ve salınım) oluşumunu, dağılımını ve yayılımını, büyümelerini, kırılmalarını ve sığlaşmalarını; tabakalaşma üzerindeki iç yerçekimi dalgalarının fiziğini, iç gelgit dahil olmak üzere; ve bu dalgaların enerji taşınımındaki ve karışımı tetiklemedeki rolünü kapsamaktadır.
Temel sorular
- Rüzgar dalgaları nasıl büyür, salınıma dönüşerek dağılır ve okyanus havzaları boyunca seyahat eder?
- Bir dalganın periyodunu, dalga boyunu ve hızını derin ve sığ suda birbirine bağlayan dispersiyon ilişkisi nedir?
- İç dalgalar yoğunluk tabakalaşması üzerinde nasıl oluşur ve neden yüzey dalgalarından çok daha büyüktür?
- Kırılan yüzey ve iç dalgalar enerjiyi türbülansa ve karışıma nasıl aktarır?
Temel kuramlar
- Doğrusal dalga dispersiyonu
- Küçük genlikli yüzey yerçekimi dalgaları, daha uzun dalgaların daha hızlı hareket ettiği bir dispersiyon ilişkisine uymaktadır; böylece fırtına kaynaklı bir spektrum, kaynağından uzaklaştıkça düzenli salınımlara dönüşmektedir.
- Tabakalaşma üzerindeki iç dalgalar
- Stabil bir şekilde tabakalanmış bir okyanusta, kaldırma kuvveti, frekansları atalet ve kaldırma kuvveti frekansları arasında yer alan iç yerçekimi dalgaları için bir geri çağırıcı kuvvet görevi görmekte, bu da onların iç kısımda dikey ve yatay olarak yayılmalarına olanak tanımaktadır.
Mekanizmalar
Rüzgar, deniz yüzeyine enerji ve momentum aktarmakta, daha uzun dalgaların daha kısa olanları geride bırakarak salınım oluşturduğu bir dalga spektrumu meydana getirmektedir. Dalgalar sığ suya girdiğinde sığlaşır, dikleşir ve kırılır, bu sırada enerji açığa çıkmaktadır. İç dalgalar, gelgitlerin ve akıntıların topografya üzerinden aktığı yerlerde oluşmakta, tabakalaşma boyunca yayılarak kırılana ve iç karışımı tetikleyene kadar devam etmektedir.
Klinik önem
Dalga tahmini, deniz taşımacılığı, açık deniz mühendisliği ve kıyı tehlike uyarıları için kritik öneme sahiptir. Kırılan iç dalgalar ise derin okyanusun tabakalaşmasını ve devrilme dolaşımını sürdüren karışımın büyük bir kısmını sağlamaktadır.
Tarihçe
Su dalgalarının matematiksel kuramı on dokuzuncu yüzyılda Airy ve Stokes tarafından geliştirilmiştir; yirminci yüzyıl ortalarında Munk ve diğerlerinin dalga tahmini üzerine çalışmaları ve salınımın tüm okyanuslar boyunca yayıldığının keşfi, Hasselmann'ın spektral dalga kuramı ile birlikte, modern dalga bilimini kurmuştur.
Öne çıkan isimler
- George Gabriel Stokes
- Walter Munk
- Klaus Hasselmann
İlgili konular
Temel eserler
- talley2011
- kundu2015
Sıkça sorulan sorular
- Deniz (sea) ve salınım (swell) arasındaki fark nedir?
- Deniz (sea), hala yerel rüzgar tarafından yönlendirilen kısa, çalkantılı dalgaları ifade etmektedir; salınım (swell) ise, oluşturan fırtınayı geride bırakmış ve okyanus boyunca uzak mesafelere seyahat etmiş daha düzgün, daha uzun periyotlu dalgalardır.
- İç dalgalar neden genellikle yüzey dalgalarından çok daha büyüktür?
- İç dalgalar, büyük hava-su kontrastı yerine su katmanları arasındaki küçük yoğunluk farkı boyunca yayılmaktadır; bu nedenle geri çağırıcı kuvvet daha zayıftır ve dalgalar yüzeyin altında gizli kalırken onlarca metre yüksekliğe ulaşabilmektedir.