海洋科学导论第六章
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《海洋科学导论》---第六章--波动现象第六章海洋中的波动现象海洋中的波动是海⽔的重要运动形式之⼀。
从海⾯到海洋内部处处都可能出现波动。
波动的基本特点是,在外⼒的作⽤下,⽔质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。
由于流体的连续性,必然带动其邻近质点,导致其运动状态在空间的传播,因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。
实际海洋中的波动是⼀种⼗分复杂的现象,严格说,它们都不是真正的周期性变化。
但是,作为最低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动(正弦波)或简单波动的叠加,从研究简单波动⼊⼿来研究海洋中的波动是⼀种可⾏的⽅法。
⽽且简单波动的许多特性可以直接应⽤于解释海洋波动的性质[13]-。
§6.1 概述6.1.1 波浪要素⼀个简单波动的剖⾯可⽤⼀条正弦曲线加以描述。
如图6-1所⽰,曲线的最⾼点称为波峰,曲线的最低点称为波⾕,相邻两波峰(或波⾕)之间的⽔平距离称为波长(λ)相邻两波峰(或者波⾕)通过某固定点所经历的时间称为周期(T )。
显然,波形传播的速度/c T λ=。
从波峰到波⾕之间的铅直距离潮位波⾼(H ),波⾼的⼀半2a=H/称为振幅,是指⽔质点离开其平衡位置的向上(或向下)的最⼤铅直距离。
波⾼与波长之⽐称为波陡,以(/)H δλ=表⽰。
在直⾓坐标系中取海⾯为x y -平⾯,设波动沿x ⽅向传播,波峰在y ⽅向将形成⼀条线,该线称为波峰线,与波峰线垂直指向波浪传播⽅向的线称为波向线。
图6-1 波浪要素6.1.2 海洋中的波浪海洋中的波浪有很多种类,引起的原因也各不相同。
例如海⾯上的风应⼒,海底及海岸附近的⽕⼭、地震,⼤⽓压⼒的变化,⽇、⽉引潮⼒等。
被激发的各种波动的周期可从零点⼏秒到数⼩时以上,波⾼从⼏毫⽶到⼏⼗⽶,波长可以从⼏毫⽶到⼏千千⽶。
海洋中波动的周期和相对能量的关系如图6-2所⽰。
由风引起的周期从1~30s 的波浪所占能量最⼤;周期从30s ⾄5min ,为长周期重⼒波,多以长涌或先⾏涌的形式存在;⼀般是由风暴系统引起的。
《海洋科学导论》思考题第一章:1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系?2、海洋科学的研究对象和特点是什么?3、海洋科学研究有哪些特点?4、回顾海洋科学发展历史,从中你能够得到哪些启示?5、中国海洋科学发展的前景如何?第二章:1、简述地球运动的主要形式及其产生的重要自然现象。
2、地球外部圈层与内部圈层是怎样划分的?说明它们之间的内在联系和区别。
3、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
4、什么是海岸带?说明其组成部分是如何界定的。
5、大陆边缘分为几种主要来源?说明各自的构成及其主要特点。
6、什么是大洋中脊体系,它有哪些主要特点?7、简述大陆漂移、海底扩张与板块构造的内在联系与主要区别。
8、根据板块构造原理说明大洋盆地和边缘海盆地的形成与演化。
9、滨海沉积物主要有哪些?说明各自趁机作用的控制因素及沉积特点。
10、大陆架沉积作用过程有哪些?说明现代陆架沉积物的主要来源类型及分布规律。
11、按照大洋沉积物的成因将其分为哪几种主要类型,请归纳它们的分布规律、12、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征,海洋矿产资源有哪些主要类型?如何认识海洋是巨大的资源宝库?第三章:1、简述海水组成与纯水的异同点。
何谓海水盐度?2. 简述海水的主要热学与力学性质,它们与温度、盐度和压力的关系如何?3. 何谓海水的位温?有何实用价值?4. 简述海水密度的表示方法(历史上和现在的)。
何谓海水状态方程?5. 海水结冰与淡水结冰的过程有何不同?为什么?6. 海冰的主要物理性质是什么?海冰对海况有何影响?7. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么?它们是怎样对海洋的热状况产生作用的?8. 世界大洋热平衡的分布与变化规律如何?9. 简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布基本特征。
10. 大洋温度和盐度的平面分布与铅直分布有什么异同点?11. 何谓大洋主温跃层和极峰?何谓季节性温跃层?12. 为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下?13. 何谓海洋水团?它和水型、水系有什么关系?14. 何谓海洋混合?引起混合的主要原因有哪些?15. 涡动混合与对流混合效应有何异同之处?在不同纬度的海域中和不同季节中它们对海况的影响有什么变化与不同?16. 海洋中温度、盐度与密度细微结构的基本特征如何?第四章:1、海水的组成为什么有恒定性?2、海水中的常量元素主要有哪些?3、海水的pH值一般是多少?海水的缓冲能力主要由哪种作用控制?4、海水中营养盐有哪些?有哪些主要形式?5、海洋污染如何防治?第五章:1、简述海流的定义、形成原因及表示方法。
《海洋科学导论》思考题第一章:1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系?2、海洋科学的研究对象和特点是什么?3、海洋科学研究有哪些特点?4、回顾海洋科学发展历史,从中你能够得到哪些启示?5、中国海洋科学发展的前景如何?第二章:1、简述地球运动的主要形式及其产生的重要自然现象。
2、地球外部圈层与内部圈层是怎样划分的?说明它们之间的内在联系和区别。
3、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
4、什么是海岸带?说明其组成部分是如何界定的。
5、大陆边缘分为几种主要来源?说明各自的构成及其主要特点。
6、什么是大洋中脊体系,它有哪些主要特点?7、简述大陆漂移、海底扩张与板块构造的内在联系与主要区别。
8、根据板块构造原理说明大洋盆地和边缘海盆地的形成与演化。
9、滨海沉积物主要有哪些?说明各自趁机作用的控制因素及沉积特点。
10、大陆架沉积作用过程有哪些?说明现代陆架沉积物的主要来源类型及分布规律。
11、按照大洋沉积物的成因将其分为哪几种主要类型,请归纳它们的分布规律、12、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征,海洋矿产资源有哪些主要类型?如何认识海洋是巨大的资源宝库?第三章:1、简述海水组成与纯水的异同点。
何谓海水盐度?2. 简述海水的主要热学与力学性质,它们与温度、盐度和压力的关系如何?3. 何谓海水的位温?有何实用价值?4. 简述海水密度的表示方法(历史上和现在的)。
何谓海水状态方程?5. 海水结冰与淡水结冰的过程有何不同?为什么?6. 海冰的主要物理性质是什么?海冰对海况有何影响?7. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么?它们是怎样对海洋的热状况产生作用的?8. 世界大洋热平衡的分布与变化规律如何?9. 简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布基本特征。
10. 大洋温度和盐度的平面分布与铅直分布有什么异同点?11. 何谓大洋主温跃层和极峰?何谓季节性温跃层?12. 为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下?13. 何谓海洋水团?它和水型、水系有什么关系?14. 何谓海洋混合?引起混合的主要原因有哪些?15. 涡动混合与对流混合效应有何异同之处?在不同纬度的海域中和不同季节中它们对海况的影响有什么变化与不同?16. 海洋中温度、盐度与密度细微结构的基本特征如何?第四章:1、海水的组成为什么有恒定性?2、海水中的常量元素主要有哪些?3、海水的pH值一般是多少?海水的缓冲能力主要由哪种作用控制?4、海水中营养盐有哪些?有哪些主要形式?5、海洋污染如何防治?第五章:1、简述海流的定义、形成原因及表示方法。
第六章 海洋中的波动现象海洋中的波动是海水的重要运动形式之一。
从海面到海洋内部处处都可能出现波动。
波动的基本特点是,在外力的作用下,水质点离开其平衡位置作周期性或准周期性的运动。
由于流体的连续性,必然带动其邻近质点,导致其运动状态在空间的传播,因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。
实际海洋中的波动是一种十分复杂的现象,严格说,它们都不是真正的周期性变化。
但是,作为最低近似可以把实际的海洋波动看作是简单波动(正弦波)或简单波动的叠加,从研究简单波动入手来研究海洋中的波动是一种可行的方法。
而且简单波动的许多特性可以直接应用于解释海洋波动的性质[13]-。
§6.1 概述6.1.1 波浪要素一个简单波动的剖面可用一条正弦曲线加以描述。
如图6-1所示,曲线的最高点称为波峰,曲线的最低点称为波谷,相邻两波峰(或波谷)之间的水平距离称为波长(λ)相邻两波峰(或者波谷)通过某固定点所经历的时间称为周期(T )。
显然,波形传播的速度/c T λ=。
从波峰到波谷之间的铅直距离潮位波高(H ),波高的一半2a=H/称为振幅,是指水质点离开其平衡位置的向上(或向下)的最大铅直距离。
波高与波长之比称为波陡,以(/)H δλ=表示。
在直角坐标系中取海面为x y -平面,设波动沿x 方向传播,波峰在y 方向将形成一条线,该线称为波峰线,与波峰线垂直指向波浪传播方向的线称为波向线。
图6-1 波浪要素6.1.2 海洋中的波浪海洋中的波浪有很多种类,引起的原因也各不相同。
例如海面上的风应力,海底及海岸附近的火山、地震,大气压力的变化,日、月引潮力等。
被激发的各种波动的周期可从零点几秒到数小时以上,波高从几毫米到几十米,波长可以从几毫米到几千千米。
海洋中波动的周期和相对能量的关系如图6-2所示。
由风引起的周期从1~30s 的波浪所占能量最大;周期从30s 至5min ,为长周期重力波,多以长涌或先行涌的形式存在;一般是由风暴系统引起的。
海洋科学导论复习提纲第一章绪论海洋科学研究内容:全球海洋总面积约3.6亿平方公里,平均深度约3800米,最大深度11034米。
全球海洋的容积约为13.7亿立方公里,占地球总水量的97%以上。
海洋科学特点:1、特殊性与复杂性;2、作为一个物理系统,海洋中的三态变化无时不刻不在进行,是其他星球上未发现的。
3、海洋作为一个自然系统,具有多层耦合的特点。
研究特点:1、明显依赖于直接观测;2、信息论控制论系统论等方法在研究中越来越显示其作用;3、学科分支细化与相互交叉渗透并重,而综合与整体化研究的趋势日益明显。
海洋学研究意义:1海洋与人类生存环境关系密切;2.海洋蕴藏着丰富的资源(矿产、化学、生物、动力)3.军事、航运、港工、油气开发;第二章地球系统与海底科学1、地球外部圈层(1)按自然地理学观点,地球外部分为五大圈层,从外到内:a、大气圈b、水圈——97%集中于海洋 2%以固态水存在c、生物圈——渗透在另三大圈层内部d、岩石圈——属于地球内部圈层部分e、人类圈(智能圈)(2)按环境学观点第五圈层为土壤层(3)按大气科学的观点,第五层为冰雪圈,冰雪圈可包含在广义水圈中2、地球内部圈层海洋的划分1、洋:辽阔连续巨大的咸水体;全球共4个,远离大陆;占海洋总面积的90.3%;水深>2000m,平均3000m;底质为红粘土和软泥;有独立的潮汐与洋流系统;温、盐要素不受大陆影响;平均盐度35,年变化小。
2、海:陆地边缘的咸水小水体;全球共54个,靠近陆地;占海洋总面积的9.7%;水深<2000m;底质:陆沉积;无独立潮汐和洋流系统,潮波是大洋传入;温、盐要素受大陆影响很大。
3、海湾——外宽内窄,洋或海伸进大陆的一部分。
海湾中常出现最大潮差,如杭州湾大潮,最大潮差可达8.9m。
4、海峡——两块陆地之间形成的两端连接海洋的狭窄水道。
海的分类1、陆间海:大陆之间的,面积深度较大。
例如—地中海、加勒比海。
2、内海:伸入大陆内部的海,面积较小,其水文特征受周围大陆的强烈影响。
海水运动的成因与影响姓名:某某某班级: 000系000班学号:123456789摘要:我们都知道地球表面被陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋。
也许我们还知道海洋面积约362,000,000平方公里,近地球表面积的71%。
随着时代的发展,人们都越来越关注海洋了海水的运动的成因,海水的运动形式和海水运动的作用以及影响,尤其是在资源和能源紧缺的时代,探索海洋显得极为重要,开发海洋新能源更是迫在眉睫。
关键词:海水的运动形式作用海洋新能源一、海水的运动形式大家都知道一个词“潮起潮落”,由此可见海水处于不停的运动之中,其实海水的运动不仅发生在它的表层,而是直到近底层的深处。
海水运动的形式主要有波浪、潮汐和洋流。
1 波浪波浪是海洋、湖泊、水库等宽敞水面上常见的水体运动,其特点在于每个水质点作周期性运动,所有的水质点相继振动,便引起水面呈周期性起伏。
因为水是一种流体,它在外力(风、地震等)作用下,水质点可以离开原来的位置,但在内力(重力、水压力、表面张力等)作用下,又有使它恢复原来位置的趋势。
由此可见,波浪的传播,并不是水质点的向前移动,而仅是波形的传递。
风浪和涌浪是海面上最引人注目的波动。
风浪的特征往往是波峰尖削,在海面上的分布很不规律,波峰线短,周期小,当风大的时候,往往会出现破碎现象,形成浪花。
而涌浪的波面比较平坦,光滑,波峰线长,周期波长都比较大,在海上的传播比较规则。
观测表明,在海洋中,风浪和涌浪会单独存在,但往往会同时存在,它们的传播方向也往往不同。
海洋中的波浪有很多种类,引起的原因也各不相同。
有小振幅重力波,有限振幅波动。
除了海面的波动外,在海洋的内部也发生着波动现象,称为海洋内波。
它也是海水运动的重要形式之一。
它能将大、中尺度的运动过程的能量传递给小尺度过程。
它是引起海水内部混合,形成温、盐细微结构的重要原因。
2 、潮汐与潮流潮汐(tide)全球性海水周期性涨落现象叫潮汐。
潮汐是海水在引潮力作用下形成的。