Vi siete mai chiesti come si formano le onde, uno dei fenomeni più affascinanti del mare? Per scoprirlo, siete nel posto giusto!
Come si formano le onde del mare?
Le onde marine sono il risultato dell’azione del vento sullo strato più superficiale del mare. Quando il vento soffia con intensità, crea turbini e vortici in alto mare, dando inizio al moto ondoso. Se il vento supera una certa velocità (pari a circa 5 m/s), le onde piccole, infrangendosi, cedono in parte la loro energia a onde più stabili. Il moto continua, intensificandosi, fino a formare onde forzate di dimensioni maggiori. Queste onde raggiungono lo stadio di onde stazionarie, con dimensioni massime determinate dalla forza del vento e dalla tensione superficiale.
Le onde stazionarie non scompaiono quando il vento si calma, ma perdono lentamente energia e assumono una forma più regolare. Queste onde libere possono propagarsi per enormi distanze.
Va sottolineato che le onde marine sono influenzate da vari fattori, tra cui le variazioni di temperatura e pressione atmosferica. Il vento, associato a centri di bassa e alta pressione, è la forza principale che le genera e la sua velocità è influenzata dalla differenza di pressione tra diverse aree: questo determina la formazione di onde di dimensioni diverse.
La matematica dietro le onde
Le onde marine rappresentano un fenomeno ondulatorio comune, ma la loro descrizione matematica è complessa e spesso richiede approssimazioni.
Una di queste è l’approssimazione di Boussinesq, che considera onde sufficientemente lunghe rispetto alla profondità dell’acqua e debolmente non lineari.
Un’onda marina piana (descrivibile in matematica come una sinusoide) è caratterizzata da parametri come l’ampiezza (a), la cresta, il cavo, l’altezza (H), la lunghezza (L), il periodo (T) e la velocità.
La teoria lineare, che considera un fluido perfetto, forze conservative e moto irrotazionale, è la più semplice per studiare il fenomeno ondoso.
Le onde possono essere libere, forzate, di oscillazione o di traslazione, e possono essere classificate come onde di acqua profonda o onde di acqua bassa in base alla profondità del fondale. Ci concentreremo ulteriormente sui diversi tipi di onde nel prossimo paragrafo.
Quali tipi di onde esistono?
Vediamo infine quali sono le diverse categorie nelle quali si suddividono le onde.
In generale, ci sono quattro categorie principali di onde:
- Oscillazioni
- Onde traslazionali
- Onde forzate
- Onde sismiche
Le prime derivano dalle variazioni del livello del mare, le traslazionali si formano vicino alla costa con molta schiuma, le forzate sono causate da tempeste marine e sono pericolose e imprevedibili, mentre le onde sismiche sono generate da terremoti e sono gigantesche.
Ancora, la direzione di rottura classifica le onde come onde destre o onde sinistre. Le onde destre si muovono verso destra e si rompono progressivamente in quella direzione, mentre per contro le onde sinistre si muovono verso sinistra. Questa distinzione è utile specialmente per i surfisti.
Il luogo di formazione determina a sua volta due tipi di onde: le onde eoliche, causate dal vento vicino alla costa, sono piccole, instabili e di bassa qualità; le onde di fondo, di grandi dimensioni, vengono generate a distanza e giungono con un periodo di tempo maggiore.
Un altro importante fattore da considerare è poi il tipo di fondale: suddivideremo allora le onde in: onde con fondo sabbioso, meno pericolose ma irregolari; onde del fondo roccioso, stabili ma rischiose per i principianti; onde del fondo corallino, simili a quelle rocciose ma con organismi viventi e maggiore trasparenza.
Per concludere, ci sono diversi tipi di onde che si formano quando si infrangono.
- Le onde di riva, che si infrangono vicino alla riva, sono pericolose perché colpiscono il fondo.
- Le onde cave, con una cresta che supera la base, sono ideali per il surf.
- Le onde ondulate hanno la base più avanti rispetto alla parte ondulata, a volte non si rompono o sono solo schiuma.
- Infine, le onde a tubo si alzano tanto da formare un tubo all’interno.
