а. Скорость волны на «мелкой воде» уменьшается с уменьшением глубины. Прямой фронт такой волны при приближении к берегу, полого уходящему в воду, искривляется вблизи него, повторяя его очертания. Почему?
б. Изобразите качественно, как меняется прямой фронт волны, встретившей на своём пути круглую и пологую отмель.
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
а. У берега. Пусть фронт подходит к пологому берегу под углом. Тот его край, который ближе к берегу, находится над меньшей глубиной и потому движется медленнее. Дальний край, над глубокой водой, обгоняет его. В результате фронт поворачивается, стремясь встать параллельно берегу.
Это тот же закон Снеллиуса (задача 3.7.14): \(\sin\alpha/c\) сохраняется, а раз \(c\) убывает, убывает и \(\sin\alpha\) — луч всё круче поворачивает к нормали, то есть к берегу. У самой кромки \(c \to 0\), и угол между фронтом и берегом стремится к нулю. Поэтому на любом пляже волны в итоге накатывают почти строго «в лоб», как бы ни дул ветер вдали.
б. Круглая отмель. Над отмелью волна замедляется, поэтому середина фронта, прошедшая над ней, отстаёт от краёв. Прямой фронт становится вогнутым — «прогибается» назад в середине. Дальше волна ведёт себя как после собирающей линзы: лучи сходятся, и за отмелью появляется область, где волны заметно выше.
Именно поэтому над подводными банками и отмелями волнение сильнее, и мореходы обходят такие места стороной.