Aquest article o seccio no cita les fonts o necessita mes referencies per a la seva verificabilitat .

Una ona marina o onada es un moviment oscil·latori, en sentit ascendent i descendent, de la superficie del mar o d'una altra massa gran d'aigua, com ara un llac o un embassament produides pel vent. ^[1] L'ona mes alta registrada mai va ser una ona de 34 metres al Pacific el 6 de febrer de 1933 . ^[2]

Caracteristiques de les ones [ modifica ]

Les ones oceaniques mes conegudes son pertorbacions de la superficie de l' aigua , produides principalment pel vent o, ocasionalment, per altres causes com els terratremols .

D'ones n'hi ha de molts tipus. Les longitudinals, en que la transmissio es produeix per avancament de zones de compressio i distensio (per exemple, les ones sismiques P o el so) i es transmeten per l'interior de solids i liquids; unes altres en son les transversals, on tenim moviments perpendiculars a la direccio de propagacio, i nomes les trobem en solids (ones sismiques S, p. ex.); i per fi, les ones orbitals, les quals es transmeten al llarg de superficies de separacio entre dos fluids de diferent densitat. El nom "orbital" es pel moviment de les particules de l'aigua, com veurem ara.

Aquest ultim (orbitals) es el tipus de les ones oceaniques, les quals es produeixen a la interficie atmosfera / ocea . Tambe ho son les ones internes, les quals es formen a la interficie de dues masses d'aigua de diferent densitat .

Quan veiem viatjar les ones, sembla com si un conjunt de crestes d'aigua es moguessin al llarg de la superficie, pero aquest moviment lineal es una il·lusio. En realitat, el que esta viatjant es energia que va ser produida per una pertorbacio en la superficie, i la transmissio d'aquesta energia es fa mitjancant un moviment ciclic de la materia. Si ens fixem en un objecte surant en l'aigua, quan una ona travessa la superficie l'objecte es mou d'una forma circular. Aixo es, les particules transmeten l'energia d'unes a les altres movent-se en cercles, pero al final han tornat a la posicio inicial; el diametre d'aquests cercles es l'alcaria de l'ona.

Aixo es un cas ideal, perque en realitat si que hi ha un cert avancament de l'aigua (i dels objectes que hi suren) en la direccio de les ones, perque els cercles esmentats son oberts; tot i aixo, l'avancament no es ni de llarg el que ens sembla quan observem la propagacio de les crestes. Aixi doncs, les ones formen orbites obertes i, com veurem mes endavant, aquest proces es la causa dels corrents marins superficials produits pel vent.

Les ones son bastant complexes i per aixo la seguent descripcio es d'una ona ideal:

La part mes alta es la cresta i la mes baixa el si o depressio. L' alcaria d'ona (H: wave height ) es la distancia vertical entre una cresta i el si adjacent, i la longitud d'ona (L: wavelength ) es la distancia horitzontal entre dues crestes o dos sins adjacents.

Anomenem relacio de forma a la fraccio H/L. El periode (T) es el temps que tarda una ona a viatjar la distancia d'una longitud d'ona (o el temps entre dues crestes o entre dos sins successius). La frequencia de les ones (1/T) es el nombre d'ones que passen per un punt fix en un segon. La velocitat de les ones es calcula en m/sg i es: C=L/T.

Com que el mes facil de calcular sempre es el periode, la velocitat la podem trobar amb la seguent formula, sempre que el moviment sigui circular: C (m/s)=gT/2; on g es l' acceleracio de la gravetat i T el periode .

En profunditat, el moviment circular de les particules es mes lent, i per aixo els cercles son cada volta mes xicotets (minva el diametre); a una profunditat de L/9 el diametre es la meitat que en superficie i a una profunditat de la meitat de la longitud d'ona (L/2) el moviment es nul. Les ones que viatgen per zones amb profunditats d'aigua superiors a L/2 les anomenem ones d'aigues profundes. Aquestes no es veuen afectades pel fons i la velocitat es calcula com hem vist abans.

En canvi, les ones d'aigues somes son les que circulen per aigues amb profunditats inferiors a L/20, i el fons els afecta especialment, xafant les orbites circules, transformant-les en orbites el·liptiques molt aplanades. Son les produides pel vent en aigues poc profundes, les ones sismiques marines (tsunami) i les ones de marea. La velocitat en aquest cas ve determinada per la profunditat de l'aigua.

Per ultim tenim les ones transicionals, les quals circulen per aigues amb profunditats intermedies, es a dir, entre 1/2 i 1/20 la longitud d'ona. El control de la velocitat es mixt entre longitud d'ona i profunditat de l'aigua.

La velocitat es fixa depenent de la profunditat quan es tracta d'ones d'aigua soma, i fixa tambe depenent de la longitud d'ona quan es tracta d'ones d'aigua profunda; en canvi la velocitat varia amb la profunditat i la longitud d'ona en el cas de les transicionals. Es veu tambe la profunditat a la qual cada ona d'una longitud d'ona determinada passa a ser d'ona profunda a ona d'aigues transicionals, i tambe quan passen a ones d'aigues somes.

Classificacio de les ones [ modifica ]

Ones de superficie [ modifica ]

Les ones de superficie son originades per una energia que anomenem generalment forca de pertorbacio o de formacio ( disturbing force ). La classificacio de les ones es fa justament per la forca de pertorbacio, la distancia en la qual la forca de pertorbacio continua influint les ones una volta formades, i per la longitud d'ona. No utilitzem l'alcaria de l'ona com a criteri de classificacio perque varia molt amb la profunditat, interferencies entre altres ones...

Les forces de pertorbacio poden ser: el vent que bufa al llarg de la superficie de l'ocea, aporta l'energia per a la forca de pertorbacio de les ones de vent. L'arribada a una badia o a un port tancat d'unes onades de tempesta, una ona sismica oceanica o un canvi sobtat de la pressio atmosferica, produeix un agitament ressonant de l'aigua coneguda amb el nom de seixa o seca. Lliscaments, erupcions volcaniques , explosions i falles en el fons oceanic que produeixen terratremols son la causa dels tsunami. Finalment, les forces gravitatories del sol i de la lluna, combinades amb la rotacio de la Terra , son la forca de pertorbacio de les ones de marea.

Una ona que es mou sense la intervencio de la forca de pertorbacio que la va causar l'anomenem ona lliure. Per exemple, ones produides per una tempesta i que es mouen mes enlla de la zona de la tempesta , o un tsunami que continua el seu moviment temps despres d'haver-se produit el terratremol o el lliscament submarins que les van produir.

En canvi, si la forca de pertorbacio continua actuant a sobre de les ones, parlem d'ones forcades. Les ones de marea en son el millor exemple.

Una volta pertorbada la superficie de l'ocea i formades les ones, hi ha un conjunt de forces que poden contrarestar la pertorbacio i tornar plana la superficie una altra volta. La forca dominant en cada cas l'anomenem forca de restabliment. En un cas ideal, aquesta forca tornaria immediatament la superficie plana i l'energia es dissiparia en forma de calor; en la realitat aixo no passa mai, perque la forca de restabliment sobrecompensa les ones i s'establix una oscil·lacio (d'una manera similar a un pes quan cau damunt d'una lamina elastica).

La forca de restabliment que domina en ones de longituds d'ona curtes (menys d'1,73 cm) es la cohesio, produida pels enllacos d' hidrogen ; aquestes ones les anomenem ones de capil·laritat, i son les primeres a formar-se quan comenca a bufar el vent; son molt importants en la transferencia d'energia de l'aire a l'aigua per a formar els corrents superficials; en canvi no son molt importants en el total de les ones marines perque no transporten gaire energia.

Totes les ones per damunt dels 1,73 cm de longitud d'ona tenen com a principal forca de restabliment la gravetat. Aquesta fa baixar l'aigua de les crestes de les ones, pero per causa del moment d'inercia de l'aigua, baixa mes enlla de la posicio d'equilibri i es torna una depressio (o si); aquesta oscil·lacio repetitiva dona lloc al moviment orbital de les molecules d'aigua , tipic de les ones. Aquestes ones les anomenem per tot aixo ones de gravetat, i com que la friccio (fregament) entre les molecules d'aigua en moviment orbital es molt xicoteta, aquestes ones poden viatjar milers de kilometres i rompre molt lluny del lloc d'origen. Per a les que tenen periodes de mes de 5 minuts, hi ha autors que posen com a forca de restabliment la forca de Coriolis .

Energia de les ones [ modifica ]

L'energia que transporten les ones pot ser be energia potencial , la qual depen de la posicio de la molecula d'aigua (per sota per damunt de la posicio d'equilibri o nivell mitja), o be energia cinetica, la qual ve determinada pel moviment de les molecules.

L'energia total de l'ona es proporcional al quadrat de l'alcaria. A mes a mes, les orbites circulars son mes amples en les ones mes altes i per aixo tenen major energia cinetica. Quan les ones estan en moviment, hi ha un continu transvasament d'energia potencial a cinetica i viceversa.

Una ona de 2 metres d'alcaria te l'energia equivalent a 1.200 calories per metre quadrat de superficie de l'ocea. Una ona de 4 metres en te 4.800. Quasi tota aquesta energia es dissipa quan l'ona romp a la costa, i molta es transforma en calor (tambe soroll i moviment caotic de les molecules d'aigua). La mescla de l'aigua a la vora de l'ocea fa que aquest calor es repartisca rapidament i que la temperatura no puge localment pel calor.

Ones causades pel vent [ modifica ]

Les ones de vent son ones de gravetat formades per la transferencia d'energia del vent cap a les ones. L'origen n'es a les ones de capil·laritat, les primeres a formar-se quan comenca a bufar el vent; les rugositats que aquestes originen fan que canvie l'orientacio de la superficie de l'aigua i que l'accio del vent siga mes efectiva, amb la qual cosa les ones comencen a creixer. Quan superen els 1,73 cm de longitud d'ona, la gravetat comenca a predominar com a forca de restabliment i passem a ser ones de vent en sentit estricte.

Si les ones ja formades es troben en profunditats superiors a 1/2 de la longitud d'ona (ones d'aigues profundes) i el vent continua bufant, les ones creixen en alcaria, en longitud d'ona (i per tant en velocitat) i en periode, a costa de l'extraccio de mes energia del vent. Les ones en la zona de formacio son molt irregulars, tenen gran varietat de longituds d'ona, formen pics que arriben a rompre quan la relacio H/L=1/7; aquesta disposicio del mar formant ones en pics pel vent que li esta bufant al damunt l'anomenem mar local (col·loquialment diem que la mar esta picada).

Quan les ones es tornen lliures, perque cessa el vent o s'allunyen de la zona de formacio, les crestes es tornen regulars i rodones. Com que la velocitat es proporcional a la longitud d'ona, les ones mes llargues poden arribar a circular a major velocitat que el vent que les esta produint, i per aixo s'hi allunyen, en un proces que anomenem dispersio. Aquestes ones ja marxen en grups de la mateixa longitud d'ona (igual velocitat) anomenats trens d'ones, i que donen a l'ocea un aspecte regularment ondulat que anomenem mar de fons o mar de lleva. Aquest mar de fons es pot moure milers de km. lluny de la zona d'origen, i l'arribada a la costa d'aquestes ones pot anunciar l'apropament de la tempesta que les ha donat origen.

Factors que condicionen el desenvolupament de les ones de vent:

• La velocitat (o forca) del vent.
• La duracio del vent (temps que es mante bufant en la mateixa direccio).
• El fetch, o siga, la distancia ininterrompuda al llarg de la qual bufa el vent en la mateixa direccio.

Per a desenvolupar les ones mes grans cal que un vent fort bufe continuament almenys durant tres dies. Anomenem mar totalment desenvolupada a la grandaria maxima possible de les ones per a una especifica forca del vent, duracio i fetch.

Per exemple, si el vent bufa a 74 km./h durant 42 hores i en un fetch de 1.313 km, les ones poden arribar a una mitjana de 136 m de longitud d'ona i 8,5 m d'alcaria. Aquestes condicions no son estranyes al Pacific, i de fet, el 10% de les ones del Pacific tenen mes de 17 m d'alcaria. De fet, l'ona mes gran mesurada fins ara va ser observada el 6 de febrer de 1933 al Pacific, i arriba als 34 m. ^[2]

La zona potencial per a formar ones mes grans es la zona de vents circumpolars de l' Antartida , principalment la part que correspon al sud de l'Indic i del Pacific, on bufen continuament els vents de l'Oest i on tenim, a mes a mes, un fetch molt considerable; aixo es perque hi ha molta superficie d'ocea obert, sense gaires zones continentals per a interrompre l'accio del vent.

A l'Atlantic del Nord, p. ex., el fetch efectiu maxim es de 1.000 km. Si tenim un vent de 70 km./h i el fetch de 1.000 km, segons el temps que estiga bufant, podem originar ones d'11 m d'alcaria.

Com ja hem vist, les ones no poden superar l'alcaria equivalent a 1/7 de la longitud d'ona. Per exemple, ones de 70 metres de longitud no podem passar dels 10 metres d'alcaria (o siga 120º d'angle en la cresta); si passen el limit, l'ona romp i l'energia sobrant es dissipa com a turbulencies. Es el cas quan tenim mar ja desenvolupada i es formen crestes d'escuma.

Interferencies i ones gegants [ modifica ]

Com que la mar de fons es produida per cada tempesta que tenim a l'ocea, diferents tempestes produint-se en un temps similar donaran diferents trens d'ones, amb diferents longituds d'ona i direccions. El resultat de l'encreuament d'unes i d'altres es una addicio o una subtraccio que anomenem interferencia.

La interferencia pot ser constructiva, destructiva o mixta. En la constructiva, tenim dues ones "en fase" i amb la mateixa longitud d'ona, i el resultat es una cresta i una depressio mes grans que la de les ones originals, formada per l'addicio d'aquestes; l'ona resultant te la mateixa longitud d'ona que les implicades, pero mes alcaria L'efecte contrari, es a dir, la subtraccio, comporta la destruccio o cancel·lacio de les ones involucrades. En aquest cas, les ones tenen tambe una longitud similar, pero no es troben "en fase", sino al contrari.

El cas mes frequent es quan tenim ones de diverses longituds i fases, i aleshores tenim una interferencia mixta. Es el que tenim quan a la platja arriben periodicament unes ones mes fortes, seguides d'un conjunt de mes suaus i, fins i tot, moments de calma ("comptar les ones"). Les ones gegants (rogue waves) son el resultat de la coincidencia de diverses ones ordinaries en un mateix punt. Es a dir, les crestes d'ones diferents conflueixen en un mateix punt, donant lloc a una ona gegant que sembla eixir del no res; son molt efimeres, pero molt destructives. L'alcaria d'aquestes ones excedeix sense cap problema el maxim que li correspon per la longitud d'ona (H max=L/7); de fet, en un mar totalment desenvolupat (ones de la maxima llargaria possible) una de cada 1.175 ones pot arribar a tres voltes l'alcaria mitjana, i una de cada 300.000 pot arribar a mes de quatre voltes la mitjana.

Un altre proces pot donar lloc a ones gegants sense que intervinga la interferencia. Es tracta de la interaccio entre i un corrent superficial molt rapid, com passa per exemple al sud-est de l'Africa quan es troben ones de vent del sud que provenen de tempestes de l'Antartida, i el corrent Agulhas que circula cap al sud.

Aproximacio de les ones de vent a la costa i zona de rompent. Com ja vam veure, el moviment oscil·latori de les ones es mante molt de temps, per causa del minim fregament entre les molecules d'aigua. Per aixo la major part de les ones de vent viatgen milers de kilometres i acaben apropant-se a la costa on rompen. Quan les ones arriben a la costa, en primer lloc entren en profunditats de menys 1/2 de la longitud d'ona, es a dir, "toquen fons" i passen a ser ones de transicio.

El moviment circular prop del fons es transforma en el·liptic; l'energia de l'ona es concentra en menys aigua (ha minvat la profunditat), i les crestes passen de ser rodones a ser picudes.

La interaccio amb el fons frena les ones; les que venen darrere continuen arribant a la taxa que abans, i per aixo la longitud d'ona s'acurta pero el periode es mante.

L'acurtament de la longitud d'ona fa que l'alcaria s'aprope al limit critic d'1/7 de la longitud d'ona. L'aigua es cada volta mes soma i la part de l'ona sota la linia d'equilibri en calma s'endarrerix per l'efecte de fre que fa el fons, el qual limita la mobilitat de les molecules d'aigua.

La part de dalt de l'ona s'avanca respecte de la part de sota, no te sosteniment i aleshores romp. Aquest rompiment es produeix quan la relacio alcaria de l'ona/profunditat es al voltant de 3/4 (es a dir, una ona de 3 metres d'alcaria rompra en 4 metres de profunditat d'aigua. La massa d'aigues turbulentes que es forma i avanca cap a la platja s'anomena rompent (surf), i la zona per la qual circula es la zona de rompent.

La forma de rompre les ones es diferent segon el tipus de fons. Aixi, quan el pendent es molt fort, les ones formen com un tub d'aire, el qual es atrapat per l'aigua; son les ones de salt o ones cabussants (plunging waves). En canvi, si la costa te un pendent mes gradual (mes suau), situacio mes frequent, l'ona te tambe pendents mes suaus i l'extraccio d'energia es mes progressiva; com a resultat, la cresta de les ones rellisca per damunt de la cara d'avancament, i les ones aleshores s'anomenen ones de vessament (spilling waves).

Refraccio de les ones [ modifica ]

Quan trens d'ones s'apropen a la costa i, com es el cas mes frequent, la linia de crestes no es paral·lela a la linia de costa, la linia d'ones no romp simultaniament en tota la seua llargaria, perque diferents parts de cada ona viatjaran a diferents profunditats. La part de la linia mes proxima a la costa circula per aigues mes somes i es frenada (la velocitat depen de la profunditat), mentre que la part que circula per aigues profundes marxa a la velocitat que li correspon per la longitud d'ona. Com a consequencia, la linia es corba, es a dir, l'ona es refracta. La refraccio pot arribar a ser de fins a 90° respecte de la direccio original.

Com que les ones de diferents longituds d'ona poden "tocar fons" a diferents profunditats, trens d'ones de diferent longitud que viatgen junts poden refractar-se a distancies diferents de la costa i donar patrons d'interferencia molt caotics. El tren d'ona mes llarga "tocara fons" abans i patira refraccio, mentre que el tren d'ona mes curta continuara el seu viatge sense desviacio. Les ones que resulten poden rompre primer a una distancia de la costa, i despres tornar a rompre mes endavant.

Difraccio de les ones [ modifica ]

Es la propagacio de les ones al voltant d'un obstacle. En aquest cas, el factor que hi interve es la interrupcio del tren d'ones per un obstacle, el qual serveix com a nou punt de formacio d'ones. Un exemple son les boques dels ports, o siga, l'espai entre els dics d'un port, i tambe entre dues illes molt proximes. Els espais actuen com a nova font d'ones, aquestes tenen una longitud d'ona mes curta; aquestes poden arribar a interferir i formar punts de reforcament en la unio de dues crestes o dos sins, i tambe de cancel·lacio (cresta+depressio).

Reflexio de les ones [ modifica ]

Quan les ones avancen contra un obstacle vertical es produeix la reflexio de les ones, sense gaire perdua d'energia (l'ona rebota). Si les ones arriben en linia recta contra un obstacle vertical rectilini, es produeix la reflexio d'ones que avancen en direccio justament oposada a l'original. La interferencia entre ones reflectides i les que continuen arribant produeix una pertorbacio en el moviment original de les ones i forma un tipus d'ona que anomenem ones estacionaries, on el moviment en superficie es nomes en vertical (s'ha perdut la component lateral de l'orbita). Les ones presenten crestes i sins, pero que s'alternen, o siga, no avancen con passava amb les ones anteriors (les de vent), que per aixo les anomenem ones progressives. Aquestes ones estacionaries son molt importants en la fisica de les marees i dels tsunami.

Ones internes [ modifica ]

Les ones progressives que hem vist es formen a la interficie atmosfera/ocea, pero podem tindre el mateix efecte entre capes d'aigua de diferent densitat. Aquestes son les ones internes, les quals tenen tambe crestes i sins, i les podem caracteritzar tambe per la longitud d'ona i periode. Aquestes ones son molt mes lentes que les superficials, perque el contrast de densitats no es tan fort. La longitud d'ona excedix amb frequencia els 800 metres, i els periodes tipics son entre 5 i 8 minuts, i solen formar-se en la base de la picnoclina, especialment si es molt abrupta.

L'origen n'es en part desconegut. Poden ser produides pel vent, marees o fins i tot corrents marins. Son importants perque poden mesclar nutrients d'aigues profundes amb aigues superficials i produir explosions reproductives de plancton; tambe poden afectar a submarins i plataformes petrolieres, i els lents rompiments d'aquestes ones contra la riba poden ocasionalment augmentar l'alcaria de les marees.

Ones de tempestes cicloniques [ modifica ]

Les baixes pressions associades a un huraca o tempesta ciclonica produeixen un engruiximent o dom en l'aigua de l'ocea que pot arribar a ser d'un metre respecte del nivell mitja de l'ocea. Segons la tempesta va cap a la costa, el dom avanca juntament amb ella i es torna cada vegada mes alt segons l'aigua perd profunditat. Quan arriba a la costa, l'aigua es espentada pels mateixos vents de la tempesta i pot fer pujar el nivell fins a 7,5 metres.

Una ona de tempesta ciclonica es un fenomen efimer i tecnicament no es una ona sino tan sols una cresta; per aixo no podem assignar-li una longitud d'ona i un periode. Quan arriben a la costa, primer s'observa una certa baixada del nivell del mar, i despres una pujada forta de l'aigua semblant a una gran marea que estiguera produida pels vents de la tempesta; per aixo a voltes son anomenades marees de tempesta. No son comunes al Mediterrani, sino en zones on son probables els huracans (p. ex. al Carib i a Florida) o les tempestes cicloniques, com ara al Mar del Nord i la costa occidental d'America del Nord. Son molt perilloses, a mes a mes si venen associades a una marea alta. En el Tamesi p. ex. s'han posat barreres ( dics ) per a defensar Londres dels efectes d'una possible ona de tempesta.

Seixes (Seques o Seiches) [ modifica ]

Son pertorbacions produides en aigues confinades com llacs o badies, i en aigues costaneres, i que formen oscil·lacions semblants a les de les marees, pero generalment de periode mes curt i sense relacio amb la lluna o el sol.

Son ones estacionaries en les quals el moviment te una frequencia ressonant que depen de la quantitat d'aigua, de les dimensions de la conca i fins i tot de la seua forma. El periode pot estar entre uns pocs minuts i mes d'un dia.

Va ser estudiat per primera volta al llac de Ginebra a Suissa , al segle  xviii . El fenomen hi es produeix quan el vent continu d'una tempesta acumula l'aigua del llac a una banda; quan cessa el vent, l'aigua torna cap a l'altra banda per a restablir l'equilibri, pero per inercia forma una altra elevacio al costat oposat, i aixi comenca a moure's en un vaive que es una ona estacionaria.

En aquests casos hi ha un punt (o linia, millor) cap al centre del llac, on l'aigua ni puja ni baixa. Aquest es el node, i aci l'aigua nomes es mou cap avant i cap enrere.

Les seixes afecten preferentment badies i llacs, pero tambe poden produir-se en conques mes grans, com un mar, o fins i tot en conques oceaniques. Qualsevol fenomen natural que faca pujar l'aigua en la costa pot ser-ne l'origen; per exemple, baixes pressions com hem vist abans en tempestes cicloniques; quan la tempesta entra en terra, les baixes pressions "solten" el dom d'aigua i aquest torna comencant una oscil·lacio. Altra possibilitat son les marees, els tsunami i les ones contra la costa.

Les seixes a les nostres costes es formen preferentment en estiu i venen acompanyades amb fortes oscil·lacions barometriques exagerades; tenen un periode inferior a 1 hora, i sovint duren nomes entre 20 i 40 minuts. Els canvis de pressio atmosferica son la causa mes probable en el nostre cas.

Tsunami [ modifica ]

Anomenem tsunami (el plural tambe es "tsunami") a les ones progressives de gran longitud d'ona i d'aigues somes, produides pel desplacament rapid de l'aigua de l'ocea. Son d'aigues somes practicament en qualsevol circumstancia, perque la longitud d'ona tipica es de 200 km, i la profunditat de canvi a ones transicionals ha de ser superior a L/20, o siga, 200.000m/20= 10.000 m; nomes quan passa per alguna fosa abissal molt concreta (Marianes 11.000 m) poden arribar a ser momentaniament transicionals. Mai no arriben a ser d'aigues profundes (prof>L/2). Els tsunami produits pels terratremols originats en el fons oceanic els anomenem ones sismiques oceaniques. Un tsunami pot esser causat tambe per esfondrament del fons mari, erupcions volcaniques, caigudes d'icebergs des de les glaceres, meteorits i altres desplacaments de l'aigua de l'ocea.

Totes les ones sismiques oceaniques son tsunami, pero no tots els tsunami son ones sismiques oceaniques. Els tsunami tenen periode molt gran, des de 5 minuts fins a 1 hora (normal son de 10 a 40 minuts), gran longitud d'ona (mes de 100 km i tipicament 200 km.) i gran velocitat de propagacio (poden arribar a mes de 950 km./h). Els tsunamis que son ones d'aigues somes i per tant la velocitat depen de la profunditat; la formula n'es: C es la velocitat, g es l'acceleracio de la gravetat i d es la profunditat.

Si calculem una profunditat de 4.600 m, tipica dels fons abissal del Pacific, i 9,8 m/sg2 l'acceleracio de la gravetat, la velocitat es de 212 m/sg, o siga, 763 km./h. Quan passen per aigues mes profundes, la velocitat encara es major.

L'energia de la pertorbacio es propaga en forma de cercles concentrics amb centre en el punt on es va produir l'esdeveniment pertorbador ( epicentre del terratremol, lloc d'explosio del volca, ...); com que els cercles augmenten amb la distancia recorreguda, l'energia es repartix cada volta per mes espai de l'ocea; per aixo els tsunami son mes forts quan mes a prop del centre de pertorbacio estiga la costa a la qual arriben. Els tsunami tambe es reflectixen i es refracten de la mateixa manera que vam veure a les ones de vent.

L'alcaria en l'ocea obert pot ser de nomes 0,5 m, es a dir, no son visibles; pero quan arriben a aigues poc profundes, es produeix un alentiment i un apilament de l'aigua que fa creixer l'ona verticalment. A la fi, pot sobrepassar els 30 m d'alcaria (hi ha registres especials de fins a 90 m). La forma d'aquesta ona quan arriba a la costa no es la del rompent a l'estil de les ones de vent, sino en forma d'aigues turbulentes, rapides i de gran alcaria; en aquest cas es mes paregut a l'arribada de les ones de vent despres de rompre, pero a una escala enorme. Per tant la imatge del tsunami com una gran ona que romp a la linia de costa es mes una llegenda i coses del cinema fantastic.

Normalment l'arribada del tsunami comenca amb una ona gran pero no tant com per a alarmar-nos, i despres ve una retirada de l'aigua (l'ona esta creixent mar endins); uns minuts mes endavant arriba una o mes ones tipus tsunami, molt destructives. Aquesta disposicio d'un conjunt d'ones es molt frequent als tsunami, les quals arriben amb uns quants minuts d'interval. Normalment les mes fortes son les que es troben entre la 3a i la 8a ona.

Aquest ritme fa que els tsunami siguen molt mes perillosos. Aixi, despres que arriba la primera ona forta, la gent es pensa que ja s'ha acabat, torna a la costa i son sorpresos pel seguent tsunami. En 1946, un terratremol en les Aleutianes (Pacific del nord) va produir un tsunami que a Hawaii va arribar en forma de successives ones a intervals de 15 minuts i durant mes de dues hores.

Al terratremol de Lisboa , l'1 de novembre de 1755 , molta gent es va endinsar en la superficie descoberta del mar quan l'aigua es va retirar; als 15 minuts. amb el primer tsunami en van morir milers quan els va sorprendre mentre agafaven els peixos i miraven els vaixells que s'havien quedat en sec. Despres, els equips d'ajuda van ser sorpresos per les seguents ones, les quals van superar els 10 metres d'alcaria. El compte total va ser de 50.000 morts.

Un dels tsunami mes forts enregistrats fins ara va ser produit per l' explosio del Krakatoa , el 27 d'agost de 1883 , una illa volcanica que pertany a l'actual Indonesia . El so de l'explosio va ser escoltat a 4.800 km. de distancia, i l'energia de les ones va ser sentida en el Canal de la Manega , despres d'haver travessat l'ocea Indic i girat pel sud de l'Africa i haver-se endinsat cap al nord en l' ocea Atlantic . L'explosio del volca no va causar gaires morts, pero el tsunami, amb ones de mes de 30 m va devastar les costes entre Sumatra i Java i va causar la mort a 36.000 persones.

A voltes el tsunami produeix despres una seixa que pot ser igualment perillosa. Per exemple, el 22 de maig de 1960 , un terratremol en la fosa de Peru-Xile va causar la mort de mes de 4.000 persones; el tsunami que es va originar va arribar al Japo (a 14.500 km. de l'epicentre) i va causar la mort de 180 persones; despres, a l'altra banda del Pacific, les badies de San Diego i Los Angeles van ser seriosament afectades pels seixes que va originar aquest tsunami.

Des de 1948 hi ha una xarxa internacional d'alerta de tsunami en la franja sismica del Pacific. Es tracta de localitzar les pertorbacions sismiques que potencialment poden donar lloc a tsunami, i d'utilitzar les estacions de mesura de marees mes properes per a detectar les possibles ones que s'hi han originat. Despres es dona l'alerta rapidament a totes les zones costaneres susceptibles de rebre el tsunami, a les quals es dona l'hora possible d'arribada. D'aquesta manera les persones poden marxar cap a zones mes altes, i els vaixells endinsar-se en la mar, lluny de la costa.

El detector va ser inventat per C.K. Green, i detecta ones que tenen periodes entre 10 i 40 minuts. El tsunami mes gran enregistrat fins ara va ser una ona historica, la produida per la caiguda d'un gran meteorit fa uns 65 milions d'anys, es a dir, el meteorit que molt probablement va ser la causa de l'extincio massiva del limit Cretaci/Terciari. Pels resultats en els sediments, es calcula una alcaria de vora 91 metres.

Ones a les platges [ modifica ]

Les ones domines els processos de les platges . Els corrents i turbulencies induides per les onades alcen l' arena i la transporten amb molta mes eficacia que el transport pel fons.

Els canvis estacionals en el regim de les ones produeixen canvis en la morfologia de la platja. Durant l'estiu, el mar de fons originat per tempestes llunyanes transporta l'arena cap a la costa, i fa que la platja sigui mes alta i ampla.

En canvi, durant l' hivern l' oratge produeix tempestes i mar local, el qual erosiona la part alta de la platja, i forma una zona escarpada. L'arena es transportada cap a l'interior del mar i forma barres paral·leles a la costa. A l'estiu seguent, aquesta arena es tornada a posar en la part superior de la platja.

Si les ones s'apropen paral·lelament a la costa, hi ha una acumulacio d'aigua en la zona de rompent; l'aigua te tendencia a tornar cap a l'interior i aleshores forma els corrents de retorn superficial anomenats corrent de ressaca o ressaga. La velocitat hi pot arribar a ser d'1 m/sg. El corrent mar endins es dilueix amb l'aigua que esta entrant per les ones i pot tornar cap a la costa, donant lloc a una mena de cel·lules de moviment de l'aigua.

Quan les ones s'apropen obliquament, encara que la refraccio te tendencia a posar-les paral·leles, no arriben gaires voltes a ser-lo del tot. Aleshores l'acumulacio d'aigua forma un corrent paral·lel a la costa, anomenat corrent litoral , el qual es el causant de gran part del transport del sediment al llarg de la costa.

A voltes les ones formen estructures cuspidades a la riba, les quals consistixen en crestes d'arena perpendiculars a la linia de la riba i que deixen zones deprimides entre elles. L'origen no es molt conegut, i es pensa que es tracta d'una mena d'interferencia entre ones que hi arriben.

En zones costaneres amb entrants i ixents, en apropar-se les ones es produeix refraccio . Les ones "toquen fons" abans en les zones somes davant dels ixents, i patixen un endarreriment respecte de la part que circula cap als entrants, produint-se aleshores una curvatura cap a l'ixent. Aixo fa que l'energia de les ones es concentre cap a aquests ultims, i patisquen amb forca els efectes de l'erosio; en canvi, l'energia es reparteix per un espai mes gran als entrants (badies) en els quals es produeix la sedimentacio del material erosionat de l'ixent. El resultat final es la formacio d'una costa rectilinia.

Aprofitament de l'energia de les ones [ modifica ]

Hi ha projectes per a aprofitar l'energia de les ones, com el dam-atoll (atoll-dic, en pot esser la traduccio), amb una amplaria de 76 metres, i que pot generar entre 1 i 2 megavats.

Les zones costaneres amb majors possibilitats d'aprofitament d'aquesta energia son les corresponents a latituds entre 30 i 60 graus, i preferiblement les orientades cap a l'oest, per causa del moviment d'oest a est dels fronts de tempesta de les latituds mitjanes, i al cinturo de vents de l'oest que bufen en aquestes latituds.

Formacio de les ones [ modifica ]

La gran majoria de les grans onades que es veuen en una platja son consequencia de vents llunyans. Cinc factors influeixen en la formacio de les estructures de flux en les ones de vent:

1. La velocitat o forca del vent en relacio amb la velocitat de l'ona: el vent s'ha de moure mes rapid que la cresta de l'ona per transferir energia a l'ona.
2. La distancia ininterrompuda d'aigues obertes sobre la qual bufa el vent sense canvis significatius de direccio (anomenada fetch)
3. L'amplada de l'area afectada per la recollida (en angle recte amb la distancia)
4. La durada del vent: el temps durant el qual el vent ha bufat sobre l'aigua.
5. La profunditat de l'aigua

Tots aquests factors treballen junts per determinar la mida de les ones d'aigua i l'estructura del flux dins d'elles.

Les principals dimensions associades a la propagacio de l'ona son:

1. L'altura de l'ona (distancia vertical de l'abeurador a la cresta)
2. La longitud d'ona (distancia de cresta a cresta en el sentit de propagacio)
3. El periode d'ona (interval de temps entre l'arribada de crestes consecutives en un punt estacionari)
4. La direccio de l'ona (impulsat predominantment per la direccio del vent )

Un mar completament desenvolupat te la mida maxima d'ona teoricament possible per a un vent de forca, durada i captacio especifiques. Una exposicio addicional a aquest vent especific nomes podria provocar una dissipacio d'energia a causa del trencament de les onades i la formacio de "espumes blanques". Les ones en una zona determinada solen tenir un rang d'altures. Per als informes meteorologics i per a l'analisi cientifica de les estadistiques d'onades del vent, la seva alcada caracteristica durant un periode de temps sol expressar-se com a alcada significativa de les ones. Aquesta xifra representa una alcada mitjana de la tercera part mes alta de les onades en un periode de temps determinat (generalment escollit en algun lloc entre 20 minuts i dotze hores), o en un sistema especific d'ona o tempesta. L'alcada significativa de l'ona tambe es el valor que un "observador entrenat" (per exemple, de la tripulacio d'un vaixell) estimaria a partir de l'observacio visual d'un estat del mar. Donada la variabilitat de l'alcada de les ones, es probable que les ones individuals mes grans siguin una mica menys del doble de l'alcada significativa de les onades per a un dia o tempesta en particular.

La formacio d'ones en una superficie d'aigua inicialment plana pel vent s'inicia per una distribucio aleatoria de la pressio normal del flux de vent turbulent sobre l'aigua. Aquesta fluctuacio de pressio produeix tensions normals i tangencials a l'aigua superficial, que genera ones. Normalment, per a l'analisi teorica s'assumeix que:

1. L'aigua esta originariament en repos.
2. L'aigua no es viscosa.
3. L'aigua es irrotacional.
4. Hi ha una distribucio aleatoria de la pressio normal a la superficie de l'aigua del vent turbulent.
5. Es descuiden les correlacions entre els moviments de l'aire i l'aigua.

El segon mecanisme implica forces de cisalla del vent a la superficie de l'aigua. John W. Miles va suggerir un mecanisme de generacio d'ones superficials que s'inicia pels fluxos turbulents de cisalla del vent basat en l'equacio d'Orr-Sommerfeld de l'any 1957. Va trobar que la transferencia d'energia del vent a la superficie de l'aigua es proporcional a la curvatura del perfil de velocitat del vent en el punt on la velocitat mitjana del vent es igual a la velocitat de l'ona. Com que el perfil de velocitat del vent es logaritmic a la superficie de l'aigua, la curvatura te un signe negatiu en aquest punt. Aquesta relacio mostra el flux de vent transferint la seva energia cinetica a la superficie de l'aigua a la seva interficie.

Hipotesis:

1. flux de cisalla paral·lel bidimensional
2. aigua i vent incompressibles i no viscosos
3. aigua irrotacional
4. el pendent del desplacament de la superficie de l'aigua es petit

En general, aquests mecanismes de formacio d'ones es produeixen conjuntament a la superficie de l'aigua i, finalment, produeixen ones completament desenvolupades.

Per exemple, si suposem una superficie del mar plana i un flux de vent sobtat bufa constantment a traves de la superficie del mar, el proces de generacio d'ones fisiques segueix la sequencia:

1. El vent turbulent forma fluctuacions de pressio aleatories a la superficie del mar. Les fluctuacions de pressio generen ondulacions amb longituds d'ona de l'ordre d'uns quants centimetres. (El mecanisme Phillips )
2. Els vents continuen actuant sobre la superficie del mar inicialment ondulat fent que les onades es facin mes grans. A mesura que les ones creixen, les diferencies de pressio augmenten i la taxa de creixement augmenta. Finalment, la inestabilitat de cisalla accelera el creixement de l'ona de manera exponencial. (El mecanisme Miles)
3. Les interaccions entre les ones a la superficie generen ones mes llargues i la interaccio transferira l'energia de les ones mes curtes generades pel mecanisme de Miles a les ones que tenen frequencies lleugerament mes baixes que la frequencia a les magnituds maximes de les ones, i finalment el les ones seran mes rapides que la velocitat del vent creuat (Pierson i Moskowitz)

Referencies [ modifica ]

Vegeu tambe [ modifica ]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimedia relatiu a: Ona marina

• Escala Douglas .
• Nombre d'Iribarren .
• Sotsobre .
• Tetrapode (estructura) .