В результате воздействия на воды океанов и морей различных природных сил возникают колебательные (волновые) и поступательные движения (течения) частиц воды. Распространение колебаний частиц в морской воде, как и в любой деформируемой среде (твердой, жидкой и газообразной), называется волновым движением или волнами. При этом под морскими волнами понимают такую форму периодического, непрерывно меняющегося движения, при котором частицы воды совершают колебания относительно своего положения равновесия. Их можно сравнить с волнами хлебного поля над которым проносится ветер: на поверхности такого поля колосья движутся, оставаясь на месте.
Как классифицируют морские волны? Морские волны классифицируют по различным признакам. По силам, вызывающим морские волны, то есть по происхождению в океанах и морях выделяют следующие виды волн:
ветровые - вызываемые ветром;
приливные - обусловленные действием гравитационных сил Луны и Солнца, отличаются от других своим постоянством и большим масштабом;
анемобарические - появляющиеся при изменении атмосферного давления;
сейсмические (цунами) - возникающие при резких колебаниях дна в первую очередь от подводных землетрясений, а также при извержении подводных и прибрежных вулканов;
корабельные - возбуждаемые движущимися по морю судами. По силам, которые стремятся возвратить частицы воды в положение равновесия, различают капиллярные и гравитационные полны. В капиллярных волнах восстанавливающей силой является сила поверхностного натяжения, в гравитационных ускорение тяжести. Капиллярные волны малы, измеряются миллиметрами сантиметрами, они образуются в первый момент воздействия ветра на водную поверхность (рябь) или на поверхности основных гравитационных волн (вторичные волны).
Из каких элементов состоят морские волны? В морских волнах выделяют следующие элементы (рис.):
гребень и ложбина части волны, расположенные выше и ниже спокойного уровня;
вершина и подошва - самая высокая и самая низкая точки гребня и ложбины; высота - расстояние по вертикали от подошвы до вершины волны;
длина - расстояние по горизонтали между вершинами двух смежных гребней;
крутизна - отношение высоты волны к ее длине;
период - промежуток времени между прохождением двух смежных вершин волн через одну и ту же фиксированную точку; его определяют и как промежуток времени, за который волна проходит свою длину;
скорость распространение - расстояние, проходимое определенной точкой волны (например, вершиной волны) за единицу времени;
фронт - линия, проходящая вдоль гребня данной волны;
волновой луч - линия, перпендикулярная фронту волны;
направление распространения - угол между северным направлением магнитной стрелки и направлением движения волны (истинный румб).
По действию сил после образования волны выделяют волны вынужденные, когда действие сил не прекращается, и свободные, когда силы прекращают действие после образования волны. По изменчивости элементов (высоты, длины и др.) во времени выделяют установившееся, или регулярные, волны, элементы которых не изменяются, и неустановившиеся, или нерегулярные, которые развиваются или, наоборот, затухают, изменяя свое элементы.
По расположению в толще воды различают поверхностные волны, возникающие на поверхности моря, и внутренние, возникающие в подповерхностных слоях и на глубине.
По форме волны подразделяются на двухмерные, трехмерные и уединенные (одиночные). Двухмерные волны имеют большую протяженность гребня, во много раз больше длины волны, и представляют собой идущие друг за другом ясно различимые длинные валы. Трехмерные волны не образуют параллельных валов и имеют длину гребня, соизмеримую с длиной волны. Гребни и подошвы трехмерных волн располагаются без какой-либо определенной системы, часто в шахматном порядке, Ветровое волнение чаще всего трехмерное. Уединенные волны имеют только куполообразный гребень, подошвы у них нет, Если на гребень уединенной волны поместить поплавок, он будет перемещаться вместе с гребнем. Поэтому такую волну называют также переносной.
По соотношению длины волны и глубины моря различают короткие волны, у которых длина значительно меньше глубины моря, и длинные, у которых длина волны значительно больше глубины моря.
По перемещению формы волны выделяют поступательные и стоячие волны. Для поступательных волн характерно видимое перемещение формы (профиля) волны. Частицы воды при этом движутся по круговым, почти замкнутым орбитам. Стоячие волны, или сейши, отличаются тем что частицы воды периодически перемещаются только в вертикальном направлении. Видимого перемещения формы таких волн в пространстве не происходит. Самый простой вид сейш возникает, когда уровень воды поднимается у одного края водоема и одновременно опускается у другого. При этом вдоль его середины частицы воды вертикально не перемещаются. Это место называют узлом сейша. Бывают сейши двухузловые, трехузловые и т. д. Возникают они по различным причинам. Например, при сгоне и нагоне воды, когда с прекращением ветра в бассейне начинаются колебания уровня в виде стоячих волн.
В небольших бассейнах (в гавани, бухте и т. п.) сейши могут возникать при прохождении судов.