Appunti di Oceanografia a cura del Prof. Natalino Usai. Il moto ondoso

Transcript

1 Appunti di Oceanografia a cura del Prof. Natalino Usai Il moto ondoso

2 Il moto ondoso Le onde sono provocate generalmente dall attrito del vento con la superficie marina. Le principali caratteristiche di un onda sono la lunghezza, determinata dalla distanza fra cresta e cresta oppure fra ventre e ventre, l altezza, ossia la distanza verticale fra una cresta e il cavo (il doppio dell ampiezza), e infine la velocità di propagazione, intesa come spazio percorso da una cresta nell unità di tempo e che a sua volta è funzione della lunghezza. Infatti, osservando le onde in un punto ad una certa distanza dal luogo in cui sono generate, si vedono arrivare prima le onde lunghe. Onde di diversa altezza in genere si riuniscono in piccoli gruppi, denominati treni d onda, che si propagano lungo una direzione definita. Quando un treno d onda ne intercetta un altro con diversa direzione, si crea una zona di interferenza dove le varie onde si sommano o si sottraggono a seconda della loro fase2. In mare aperto le particelle liquide descrivono un cerchio verticale orientato nel verso di propagazione e così non si ha trasporto d acqua, come si può facilmente osservare controllando la posizione di un galleggiante: questo sale e scende, ma tendenzialmente non si sposta. Le particelle sottostanti compiono circonferenze via via più piccole e ad una profondità pari a circa ½ della lunghezza l effetto è praticamente nullo. Avvicinandosi alla riva la profondità del fondale diventa inferiore a questa misura e così le orbite delle particelle tendono a schiacciarsi le une contro le altre e a formare delle ellissi.

3 Le particelle quindi subiscono un certo trasporto medio nella direzione dell onda, le creste si innalzano e il fronte complessivo viene rallentato. Raggiunta una profondità critica (surf zone) le creste dell onda si rompono e questo consente a chi le osserva di intuire l andamento del fondale. Centrale di controllo Apparato motore Parametri dell onda marina: Lunghezza (L) = Distanza orizzontale fra due creste successive Altezza (A) = Distanza verticale tra il livello delle creste e il livello delle gole La ripidità (L/A) = Rapporto Centrale tra elettrica la lunghezza e l altezza Velocità di propagazione (V) = spazio percorso dalla configurazione dell onda in un tempo unitario (Es. metri al secondo) Tunnel dell elica Locale pompe

4 Suddivisione delle onde in base alle dimensioni Stato del mare

5 Mare vivo e mare morto Tali definizioni vengono di solito impiegate per definire le cosiddette onde «lunghe» o «morte», ossia onde che sono state generate rispettivamente in altra zona e sono giunte nella zona di osservazione non più sotto l'azione del vento, oppure sono state generate nella stessa zona da un vento ormai caduto. In queste situazioni le onde possono essere osservate e studiate con una certa regolarità, cosa che invece è molto difficoltosa quando il mare è sotto l'azione del vento, generatore delle onde, dal momento che esse appaiono in una sequenza molto irregolare e scomposta. D'altra parte al navigante interessa principalmente questo tipo di mare, detto con efficacia mare «vivo». Il vento genera lo stato del mare e pertanto questo «si forma» sotto la sua azione fino a diventare «completamente formato» presentando una configurazione generalmente caotica, nel senso che, mentre la lunghezza bene o male ha una certa costanza, l'altezza varia anche molto da onda a onda successiva. Parlare quindi di media di altezza non ha molto significato per il marinaio cui interessa principalmente l'altezza da confrontare con le dimensioni della sua nave. Ha invece significato parlare della media delle onde più alte, ossia di quella che viene detta per l'appunto «altezza delle onde significative», dato che figura per esempio nei bollettini o comunque nei rapporti meteorologici. La determinazione di questo dato trae la sua origine da analogie di comportamento in situazioni simili in zone simili, registrate accuratamente da misurazioni ondametriche che hanno permesso la determinazione di una legge empirica ma efficace mediante la quale, conoscendo la forza del vento, la sua durata e la distanza dal ridosso, si riesce a prevedere l'altezza media significativa delle onde. Molto importante è anche quello che è stato definito il periodo delle onde. Il fatto che anche con mare vivo si abbia una certa costanza di lunghezza, fa sì che il periodo sia anch'esso quasi costante. Per misurare il periodo basta essere fermi e misurare quanto tempo dura un'oscillazione completa. Ovviamente, essendo in moto, se si procede contro il fronte d'onda il periodo diminuisce e invece aumenta se si procede col mare in poppa. Bisogna evitare comunque che il periodo di oscillazione entri in risonanza con il periodo di oscillazione della propria nave, fatto che viene avvertito allorchè l'ampiezza delle oscillazioni della nave viene notevolmente amplificata anche senza che le onde siano particolarmente alte. Inoltre, sempre per evitare eccessivi movimento alla propria nave bisogna cercare di «allungare» l'onda, cosa possibile tagliando fin che possibile diagonalmente il fronte d'onda e regolando opportunamente la velocità. Come si vede l'osservazione delle onde è di capitale importanza non solo per la comodità a bordo ma particolarmente in vista della sicurezza della navigazione quando il mare non è calmo. Mare vivo Mare morto

6 Il Fetch Si definisce Fecht l estensione di mare libero sulla quale ha modo di spirare il vento, con direzione ed intensità costanti ed entro cui avviene la generazione del moto ondoso. La lunghezza del fetch o fetch efficace F, viene determinato da procedimenti che si basano sulla conoscenza del fetch geografico il quale rappresenta la distanza tra la località di riferimento sulla costa e la costa antistante in relazione ad una prefissata direzione. F, insieme alla velocità del vento U e la durata T dello stesso, è una delle grandezza fondamentali da cui dipendono le dimensioni del moto ondoso marino generato dal vento. Settore di traversia: Si definisce l insieme delle direzioni (settore angolare) dalle quali può provenire un moto ondoso generato da venti foranei (provenienti dal mare) sino ad impattare, in maniera diretta, un tratto di costa. La definizione di questo parametro è di estrema importanza in quanto in esso sono comprese le direzioni dalle quali possono giungere le mareggiate più intense. Settore di traversia semplice: Si definisce il settore di traversia relativo ad un singolo punto di un tratto di costa. Settore di traversia composto: Si definisce il settore di traversia relativo ad un tratto più o meno esteso della fascia costiera. La procedura di determinazione dei settori di traversia prevede di riportare su una carta geo-marina, per ciascun sito individuato, le tangenti ai promontori che maggiormente riducono l ampiezza di mare libero. Settore di traversia principale: Si definisce l insieme delle direzioni dalle quali può giungere su un tratto di costa un moto ondoso, quando quest ultimo sia generato dai venti foranei, con settore angolare delimitato dalle rette tangenti ai promotori che riducono maggiormente l ampiezza di mare libero. Settore di traversia secondario: Si definisce l insieme delle direzioni dalle quali può giungere su un tratto di costa un moto ondoso, quando quest ultimo sia generato dai venti foranei, con settore angolare più ampio del principale in quanto delimitato dalle rette tangenti a promontori interni al golfo che determina il settore di traversia principale. Il settore di traversia secondario comprende direzione di provenienza del moto ondoso caratterizzate da valori di fetch più modesti.

7 Diagramma del Fetch