Теория волн

раздел механики жидкости, в котором изучается поведение жидкой среды при колебательном движении ее поверхности. Основывается на общей теории волн в жидкостях и газах, которая в свою очередь тесно связана с теорией акустических, световых, электромагнитных и механических волн в различных средах. Океан можно рассматривать как сложную механическую систему, всегда стремящуюся сохранить положение равновесия. Если какая-либо внешняя сила выводит эту систему из равновесия, то возвращение к исходному равновесному состоянию происходит в виде затухающих волновых колебаний. При этом в зависимости от природы волнообразующих сил различают гравитационные волны, обусловленные весомостью жидкости, и капиллярные, которые вызываются взаимодействием молекул жидкости в очень тонком поверхностном слое жидкости. Те и другие могут возникать на свободной поверхности жидкости или на границе раздела жидкостей с различной плотностью. Вместе с тем, как всякая распределенная механическая колебательная система, океан обладает набором собственных колебаний. Один из наиболее эффективных механизмов энергоснабжения океана - резонансный, когда собственные колебания океана совпадают по частоте с колебаниями внешних источников энергии. Теория океанских волн находится в сложном диалектическом соотношении с эмпирическими представлениями, получаемыми в результате натурных наблюдений и лабораторных экспериментов. Гидродинамическая теория волн, опирающаяся на фундамент, законы классической механики, нередко предвосхищала эмпирические представления о волновых движениях в океане. Так, Г. Стоксом была развита теория волн на границе 2 жидкостей различной плотности еще до того, как Ф. Нансеном в 1896 г. были открыты внутренние волны в виде явления "мертвой воды". П. С. Лапласом еще в начале XIX в. были теоретически выделены так называемые приливы 2-го рода, которые впоследствии получили название планетарных волн. Теория волн устанавливает соотношения между элементами волн (длиной, периодом, скоростью распространения), а также определяет давление внутри жидкости на глубине и на мелководье. При линейной постановке задач теории волн предполагается, что отношения высот волн к их длине и скорости малы, их квадратами и высшими степенями пренебрегают. При нелинейной постановке учитывают все степени, что позволяет более точно описать волновое движение. Для решения задач теории волн строят математические модели волнового движения.