POWRÓT 

            Falowanie głębokowodne

Z uwagi na dużą niejednorodność falowania trudno jest dostosować jednoznaczną teorię fizyczną, która wyjaśniłaby to skomplikowane zjawisko. Jednymi z pierwszych były teorie hydrodynamiczne stworzone przez Franza Gerstnera (1802 r.) i George'a Stokesa (1847 r.), później rozwinięte przez innych uczonych. Gdy głębokość morza jest większa od połowy długości fali, wówczas ruch jest niezaburzony. Nie dotyczy to tak zwanych fal Stokesa. W ich wypadku bez względu na głębokość następują załamania fal dzięki spiętrzeniu. W wyniku tego tworzy się pozioma składowa ruchu wody, czyli przepływ horyzontalny. Jeśli na powierzchni dominują fale o kształtach względnie regularnych, to przedmiot na nie rzucony będzie wykonywał ruch oscylacyjny w pionie, o ile nie przemieści go wiatr. Wzniesienia wodne w oceanach, z uwagi na występujące głębokości, w zdecydowanej większości są falami głębokowodnymi.

Tworzenie się fal:

      A – na powierzchni, 

Analizy ruchu falowego dokonuje się najczęściej na podstawie teorii trochoidalnej. Zakłada ona nieskończoną głębokość morza i brak sił tarcia między cząsteczkami. Według niej cząsteczki wody odbywają ruchy po orbitach kołowych, a promienie orbit występujących na jednym poziomie są równe. Teoria ta przyjmuje również założenie, że istnieje jednakowa prędkość kątowa wszystkich molekuł. Płaszczyzna kołowej orbity cząsteczki jest ustawiona pionowo i prostopadle do czoła fali oraz równolegle do kursu jej propagacji. Orbita cząsteczki, pierwotnie leżącej na powierzchni, zatacza promień równy amplitudzie (a), czyli połowie wysokości. Kierunek krążenia orbitalnego jest taki sam, jak kierunek przemieszczającej się fali. Na powierzchni leżące obok siebie cząsteczki zaczynają wykonywać ruchy orbitalne o tej samej amplitudzie i prędkości, jednak z pewnym opóźnieniem. Gdy opóźnienie każdej następnej cząstki będzie wynosiło 45° (1/8 T), wówczas w chwili t = 1/8 T cały profil fali przesunie się o 1/8 T w stosunku do t = 0. Po pewnym czasie cząsteczki przemieszczają się po orbitach z punktów 1-n do punktów 1'-n'. Przesunięcie fali nie spowodowało więc ruchu postępowego wody, a jedynie przemieszczenie po orbicie. Ruch falowy nie ogranicza się jedynie do powierzchni, lecz sięga głębiej, powodując orbitalne przesunięcie molekuł o mniejszych promieniach. Na głębokości równej połowie długości fali promień zmniejsza się 23 razy w porównaniu z promieniem powierzchniowym - wynosi tylko około 4% wielkości powierzchniowej. Gdy długość fali zrówna się z głębokością, promień ma długość jedynie 1/532 promienia powierzchniowego. Jest to wartość minimalna - fala, która osiąga na powierzchni wysokość 8 m przy długości 150 m, na głębokości rów­nej jej długości będzie miała około 1,5 cm wysokości. W pewnym przybliżeniu można przyjąć, że przy głębokości rosnącej w postępie arytmetycznym wysokość fali maleje w postępie geometrycznym. Z punktu widzenia praktyki na głębokości osiągającej połowę długości fala powierzchniowa wygasa. 

Ruch głębszych partii wód wpływa korzystnie na organizmy, jak i w wypadku występowania zanieczyszczeń. Z jednej strony następuje ich dyspersja, z drugiej natomiast zwiększony dostęp tlenu powoduje wzrost mineralizacji związków organicznych, a więc sprzyja samooczyszczaniu wód.