watergolven

Watergolven zijn verstoringen op het wateroppervlak die zich voortplanten door de combinatie van zwaartekracht en, bij korte golven, oppervlaktespanning. Ze ontstaan meestal door wind die over het water blaast, maar kunnen ook ontstaan door swell, botsingen tegen de kust, of onderzeese gebeurtenissen zoals aardverschuivingen en tsunami's.

Er bestaan verschillende typen. Windgolven ontstaan direct onder de wind; swell zijn lange golven die buiten het windgebied zijn opgewekt. Capillairgolven worden door oppervlaktespanning gedragen en komen voor bij zeer korte golven. Op basis van diepte worden golven ingedeeld als diepe watergolven en ondiepe watergolven; in ondiep water verloopt de voortplanting anders vanwege de bodem.

Belangrijke parameters zijn amplitude (a), golflengte (λ), periode (T) en frequentie (f = 1/T). De golfhoogte H is de totale uitwijking van top tot dal. De voortplantingssnelheid hangt af van soort en diepte. Voor diepe watergolven geldt c_p = ω/k = sqrt(g/k) en c_g = dω/dk = (1/2) c_p. In ondiep water naderen c_p en c_g elkaar en wordt de snelheid bijna constant: c ≈ sqrt(gh). De algemene dispersierelatie is ω^2 = gk tanh(kh); bij korte golven wordt oppervlaktespanning relevant via ω^2 = (gk + (σ/ρ)k^3) tanh(kh).

Golven dragen energie en momentum en kunnen lange afstanden afleggen. Ze breken wanneer hun hoogte toeneemt ten opzichte van de waterdiepte en de golfvorm verandert; veelvoorkomende brekingstypen zijn spilling, plunging en surging.

Metingen gebeuren met boeien, radar en satellietinstrumenten; kustingenieurs gebruiken modellen voor navigatie, kustbescherming en risicoanalyse. Toepassingen variëren van surfvoorspellingen tot klimaatonderzoek.