overflatebølger

Overflatebølger er bølger som beveger seg langs grenseflaten mellom to medier, vanligvis luft og vann. Energien i bølgen ligger i en liten vertikal avbøyning av væsken og i bevegelsen av vannmassene nær overflaten. De forekommer i hav, innsjøer og andre væsker og påvirker prosesser som vær, værvarsling og kystdynamikk.

Hovedmekanismene bak overflatebølger er tyngdekraften og overflate-spenningen. For lange bølger er tyngdekraften den dominerende restoring kraften, mens for svært korte bølger dominerer overflate-spenningen og bølgene kalles kapillærbølger. Mellom disse regime ligger overgangen mellom kapillære og gravitasjonsbølger, som ofte opptrer rundt centimeter- til millimeters-skala i vann ved standard temperatur og trykk. Kapillærbølger har korte bølgelengder og små høyder, mens gravitasjonsbølger har lengre bølgelengder og lavere frekvenser.

Dispersion og hastighet er karakteristiske for overflatebølger. I dypt vann følger forholdet ω^2 = g k + (σ/ρ) k^3, der ω er vinkel frekvens, k er bølgetall, g er gravitasjon, σ er overflate-spenning, og ρ er væskens densitet. Den prekise fasehastigheten er cp = ω/k. I lange bølger blir tyngdekraften dominerende og cp ≈ sqrt(g/k) eller cp ≈ sqrt(g λ /(2π)). For korte bølger blir cp nesten cp ≈ sqrt((σ/ρ) k). I grunt vann avhenger hastigheten av dypet og kan tilnærmes med cp ≈ sqrt(g h).

Fremdrift og kystprosesser påvirkes av vind og strømmer, og bølgene kan avbøyes, brekke og shoale når de nærmer seg land. Vanlige målemetoder inkluderer radar, båtbøyer og høyde- og tidevannsinstrumenter. Overflatebølger er viktige for navigasjon, kystforvaltning og maritim ingeniørkunst.