Największe fale na świecie. Mogą sięgać nawet 8 piętra

W fizyce fala to przede wszystkim cykliczne zaburzenie przenoszące energię, które rozchodzi się w ośrodku materialnym (np. w wodzie) lub w próżni (światło, fale radiowe). W falach mechanicznych, takich jak morskie, cząsteczki wody drgają wokół swojego położenia równowagi, a na duże odległości przenosi się głównie energia, nie sama woda. Fale mechaniczne obejmują m.in. fale dźwiękowe, sejsmiczne i morskie. Wymagają one ośrodka sprężystego - gazu, cieczy lub ciała stałego - w którym może drgać materia. Wśród nich znajdują się:

• fale wiatrowe - najczęstsze, zasilane energią wiejącego wiatru;
• fale pływowe - powiązane z grawitacyjnym oddziaływaniem Księżyca i Słońca;
• fale baryczne - związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego nad powierzchnią wody;
• fale sejsmiczne (tsunami) - wywołane trzęsieniami ziemi, wybuchami wulkanów lub podmorskimi osuwiskami;
• fale okrętowe - powstające za poruszającym się po wodzie statkiem.

Wewnątrz samego oceanu istnieją też fale wewnętrzne. Tworzą się one na granicy warstw wody o różnej temperaturze lub gęstości, głęboko pod powierzchnią. Ich istnienie pokazuje, że to, co widzimy z pokładu, jest tylko wierzchołkiem znacznie większych ruchów we wnętrzu morza.

Zobacz również: Czy meduzy w Bałtyku są bezpieczne? O tym pamiętaj przed wakacjami

Większość fal, które obserwujesz na plaży, to fale wiatrowe. Powstają one, gdy wiatr ociera się o powierzchnię wody, przekazując jej część swojej energii. Początkowo pojawiają się niewielkie zmarszczki, tzw. fale kapilarne, ale przy dłuższym i silniejszym wietrze przechodzą one w wyższe fale grawitacyjne. Ruch wody w takiej fali nie przypomina wcale prostego przepływu w jedną stronę. Cząsteczki wykonują ruch po ścieżkach zbliżonych do okręgów lub elips - wznosząc się na grzbiecie fali i opadając w jej dolinie. To właśnie dlatego możemy mówić o kołysaniu się wody, mimo że energia samej fali przemieszcza się po powierzchni na duże odległości.

Wysokość fal zależy przede wszystkim od trzech czynników: prędkości wiatru, czasu jego działania oraz długości akwenu, nad którym może on bez przeszkód wiać (tzw. fetch). Gdy wiatr jest słaby i krótkotrwały, tworzą się niewielkie fale o kilku-kilkunastu centymetrach wysokości. W przypadku sztormów, przy wietrze rzędu kilkunastu metrów na sekundę, wysokość fal na otwartym morzu może sięgać kilku, a w ekstremalnych sytuacjach nawet kilkunastu metrów.

Istotne jest również rozróżnienie między falami głębokowodnymi i płytkowodnymi. Gdy głębokość jest większa niż połowa długości fali, fala "nie czuje dna" i porusza się szybciej, głównie jako fala wiatrowa na otwartym oceanie. Jeśli natomiast dno znajduje się płycej, fala staje się falą płytkowodną - jej prędkość zależy wtedy od głębokości, a im bliżej brzegu, tym bardziej fala się wypiętrza, aż w końcu załamuje w charakterystyczny przybój ze spienionym "grzywaczem". Takie zjawisko - stopniowe spowalnianie i jednoczesne narastanie wysokości fali - sprawia, że nawet umiarkowane fale z otwartego oceanu przy brzegu mogą stać się znacznie wyższe i groźniejsze. Dlatego w czasie sztormu spacer tuż przy wodzie bywa niebezpieczny, mimo że jeszcze kilkadziesiąt metrów dalej morze może wyglądać względnie spokojnie.

Przy wyjątkowo silnych warunkach potrafią pojawić się fale monstrualne, a w czasie sztormu ich wysokość może dochodzić do około 30 metrów, czyli mniej więcej poziomu dziesiątego piętra wysokiego budynku. Takie fale pojawiają się nagle, są znacznie większe niż otaczające je fale i stanowią poważne zagrożenie dla statków oceanicznych.

Mechanizm ich powstawania łączy kilka efektów. Ważną rolę odgrywa interferencja fal - nakładanie się kilku systemów falowych. Gdy grzbiety różnych fal spotkają się w jednym miejscu, chwilowo sumują swoje wysokości, tworząc ogromną wodną ścianę. Z kolei tam, gdzie grzbiet jednej fali trafi na dolinę innej, może dojść do częściowego wygaszenia. To, że woda w jednym miejscu nagle wspina się wysoko jak budynek, jest więc chwilowym efektem złożenia wielu ruchów, a nie jednego "super-sztormu".

Jeszcze inny rodzaj ekstremalnych fal to tsunami. W otwartym oceanie ich wysokość bywa stosunkowo niewielka, ale długość - ogromna, sięgająca dziesiątek lub setek kilometrów. Kiedy fala tsunami dociera do płytkiego wybrzeża, gwałtownie rośnie, zamieniając się w potężny front wody, który może mieć kilkadziesiąt metrów wysokości. Znany jest przypadek fali tsunami, która w jednej z zatok Alaski osiągnęła około 66 metrów, niszcząc wszystko na swojej drodze.

W porównaniu z nimi fale wewnętrzne są niemal niewidzialne - a mimo to często większe. Tworzą się na granicy warstw wody o różnej gęstości i mogą mieć amplitudy nawet około 150 metrów oraz długości rzędu kilometra. Co warto o nich wiedzieć?

Fale wewnętrzne wywołują te same mechanizmy, które znamy z powierzchni: przepływ prądów, pływy, a także wiatr, który pośrednio miesza wody. Tam, gdzie cieplejsza, lżejsza woda styka się z głębszą i gęstszą, powstaje warstwa przejściowa. Jeśli zostanie zaburzona, zaczyna się falowanie - lecz zamiast przelewać się na brzegu, fala "przewala się" setki metrów pod powierzchnią. Opisy tych zjawisk podają, że wysokość fali wewnętrznej może dochodzić nawet do około 150 m, a długość do kilometra. Na powierzchni zdradzają je jedynie szerokie pasma piany lub subtelne zmarszczki, ale zdjęcia z orbity pokazują je jako wyraźne, biegnące przez ocean struktury.

Opisy obserwacji z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wskazują np. na spektakularne fale wewnętrzne między Morzem Karaibskim a Atlantykiem, w rejonie Trynidadu. Choć fale wewnętrzne nie rozbijają się spektakularnie o brzeg, mają znaczenie praktyczne. Mogą wpływać na ruch okrętów podwodnych, na mieszanie się wody i transport tlenu oraz składników pokarmowych w oceanie. Odpowiedzialne są też za lokalne, niespodziewane zmiany prędkości prądów, które potrafią utrudnić nawigację. Zrozumienie ich natury jest ważne zarówno dla badań klimatu, jak i bezpieczeństwa żeglugi.

Największe fale najbardziej zagrażają ludziom w strefie przybrzeżnej. Gdy wysoka fala wiatrowa lub tsunami wchodzi na płytkie wody, jej prędkość maleje, a wysokość gwałtownie rośnie. W ten sposób tworzy się niemal pionowa ściana wody, która może zmyć zabudowania, drogi i infrastrukturę portową. W opisach historycznych katastrof sejsmicznych pojawiają się relacje o falach sięgających kilkunastu metrów, a w szczególnych konfiguracjach brzegu - nawet kilkudziesięciu metrów wysokości. Niebezpieczne bywają także fale "zwykłych" sztormów. Przy silnych wiatrach fale o wysokości kilku metrów na stosunkowo niewielkich morzach, takich jak Bałtyk, mogą niszczyć umocnienia brzegowe, podcinać klify i powodować cofanie linii brzegowej.

Badania wybrzeży pokazują, że w rejonach klifowych coroczna erozja liczona jest często w dziesiątkach centymetrów, a w ekstremalnych miejscach w metrach. To cicha, ale stała praca fal, która zmienia mapę wybrzeża w skali jednego ludzkiego życia. Z drugiej strony ta sama siła przyciąga ludzi szukających ekstremalnych doznań. Big-wave surfing polega na świadomym wyjeżdżaniu na akweny, gdzie pojawiają się fale wysokie na kilkanaście czy nawet około 30 m. Opisy rekordowych przejazdów wspominają o falach rzędu 30 m i nagrodach przyznawanych za ich "ujarzmienie". Aby w ogóle podejść do takiej ściany wody, surferzy korzystają z asekuracji skuterów wodnych, kamizelek wypornościowych i zaawansowanych systemów łączności.

W przeciwieństwie do filmowych scen, w prawdziwym życiu każdy taki wyczyn to skomplikowana operacja logistyczna i meteorologiczna. Analizuje się prognozy wiatru, długość trasy, po jakiej fala buduje się na otwartym oceanie, a także ukształtowanie dna w pobliżu brzegu. Dopiero odpowiednie połączenie tych czynników tworzy falę, która jest z jednej strony wystarczająco wysoka, a z drugiej ma kształt pozwalający na przejazd bez natychmiastowego załamania się grzbietu. Dla większości osób w kontakcie z morzem najważniejsze pozostaje jednak coś innego: świadomość ryzyka i respekt wobec wody. Nawet niewysoka fala, w połączeniu z prądem wstecznym czy nagłym spadkiem dna, potrafi okazać się niebezpieczna. Dlatego warto traktować komunikaty meteorologiczne i oznaczenia na plażach poważnie, a spektakularne zjawiska - czy to falę sięgającą ósmego piętra, czy niewidzialnego giganta pod powierzchnią - podziwiać z bezpiecznej odległości.

Źródło: ciekawiodzawsze.pl, hub.pl.