Толқынның пайда болуы.

Суға лақтырылған тастың түскен жерінде пайда болады. Тас түскен жердегі су ығысады да, ол жерде ойыс пайда болады. Ойыс төңірегінде ығысқан су дөңгелек сақина пішінді өркеш түзеді. Бұл өркеш сол мезетте-ақ жан-жағына қарай кеңейе отырып, тастың түскен жерінен алыстай бастайды. Біріншіден кейін екінші, содан соң үшінші, т.с.с. өркештер пайда болады. Өркештер бір-бірінен ойыстармен бөлшеді. Бұл процесс толқындық қозғалыс болып табылады. Мұндағы ең маңызды анықтап алатын жай — судың толқынмен бірге ығыспайтыны. Егер сол толқын бетіне суда қалқып жүретін кез келген денені (қалтқы, ойыншық қайық, тал қабығы, т. б.) тастасақ, онда олардың жағалауға жақындамайтынын, тек сол толқынның еркештеріне келгенде көтеріліп, ойыстарына келгенде төмен түсіп, тербеліп қана тұратынын байқауға болады.

12. Су объектілеріндегі су массалары. Су массаларының тұрақтылығы және типтері

Судың араласу қарқындылығы оны тудыратын факторлармен қатар жекелеген су қабаттарының әсер ететін кедергісімен де анықталады.

Су массасының орнықтылығы. Су қабаттары аралығындағы кедергі күштері қабаттардың тығыздықтарының айырмашылығы артқан сайын өседі. Бұл құбылыс су массасының вертикал орнықтылығы деп аталады.

Су қоймасында беттік және терең қабаттарда тұрақты араласу процесінің жүруіне байланысты орнайтын вертикал орнықтылық су массасының физика-химиялық сипаттамаларының біртексіздігін сақтауға және әр түрлі сипаттағы су массаларының тереңдік бойымен орналасуына ықпал етеді.

Су қоймасында әр түрлі температуралы су қабаттарының орналасуы, яғни тығыздығы әр түрлі болып келетін қабаттардың болуы көлдің орнықты тепе-теңдігін мына жағдайда орнатады: егер массасы бойынша жеңіл су қабаттары одан ауыр салмақты қабаттардың үстінде орналасқан болса. Ал су тығыздығы тереңдік бойымен біркелкі болып келсе, онда су қоймасы массасының бейтарап тепе-теңдігі (безразличное равновесие) байқалады. Егер су қоймасының беткі бөліктерінде тығыздығы жоғары, ал төменгі қабаттарында тығыздығы төмен су қабаттары орналасса, онда су қоймасының орнықсыз (неустойчивое равновесие) тепе-теңдігі орнайды.

Су массасының орнықтылығының өзгеруі көлдегі су массасының ауырлық центрінің өзгеруімен қоса жүреді. Тура температуралық стратификациялы көлде, яғни орнықты тепе- теңдік жағдайындағы көлде ауырлық центрі барлық қабаттарының температурасы 4°С болып келген осы көлге қарағанда төмен орналасады. Су массасының орнықтылығы артқан сайын бұл ауырлық центрінің орналасу тереңдігі өседі, ал орнықтылық төмендегенде керісінше кемиді. Көл су массасының тұрақсыз тепе-теңдігі жағдайында су массасының ауырлық центрі гомотермия кезіндегі су массасының ауырлық центрінен жоғары орналасуы да мүмкін.

Су массасының орнықтылығының өлшем бірлігі ретінде В.Шмидт (1915 ж.) су қоймасындағы судың бейтарап жағдайынан оны орнықты жағдайына келтіруге жұмсалатын жел жұмысын қабылдады. Көлдің орнықтылығы Dм келесі өрнекпен анықталады:

H

Dм = ∫(ρ_у - 1)(y-y_o) F_y dy

O

мұнда Н – максимал тереңдік; ρ _Y – у тереңдіктегі судың тығыздығы; у _O бейтарап жағдайдағы судың бетінен ауырлық центріне дейінгі арақашықтық; Fy – у тереңдіктегі изобатаман шектелген аудан.

Көл қазаншұңқырының көлемдік функциясы және су тығыздығының функциясы белгісіз болғандықтан практикада Шмидт интегралы есептелінбейді, ол графиктік түрде шешіледі.

Сонымен қатар су қоймасының орнықтылығы ретінде су тығыздығы градиентінің вертикал бойлық градиенті қолданылуы мүмкін:

D_М= d_P/d_y

мұнда DМ – г/см3 өлшем бірлігімен өлшенеді.

DМ оң таңбалы болса көлдің орнықты тепе-теңдігін (тереңдеген сайын су тығыздығы өседі), ал теріс таңбалы болса орнықсыз тепе-теңдігін көрсетеді, DМ =0 болған жағдайда су массасы біртекті – бейтарап жағдайда болып келеді

13. Конвективтік жылу алмасу. Ньютон заңы

Егер су бетінен буланған су қабаты белгілі болса, онда булану нәтижесінде су қоймасының жылу шығынын келесі формула бойынша есептеуге болады:

S_и = ρEL_ис

немесе температураның өсуімен бірге булануға жұмсалатын жылу мөлшерінің кемуін ескерсек, формуланы келесі түрде жазуға болады:

S_и = ρE(597-0.57t)

Cу бетінен жалпы жылу алмасу Ньютон заңына келісімді су және ауа температураның айырымына тура пропорционалды және жел жылдамдығының артуымен бірге өседі, яғни

S_и = α(t-t_a)

мұнда α- жылу алмасу коэффициенті, сандық шамасы жағынан бірлік беттен 1⁰ температура айырмашылығы жағдайында бірлік уақыт ішінде жылу беру шамасына тең. Бұл коэффициент жел жылдамдығына, температураның вертикаль бойымен таралуына және су бетінің кедір-бұдырлығына тәуелді, бәрақ бұл факторларды есепке алу қиынға соғады, сондықтан көп жағдайда α эмпирикалық формулаларда жел жылдамдығымен байланыстырылады. Мысалы Карпентер формуласы:

α = 1,25(1+3,1w)

Н.П. Полевая формуласы(1948ж):

α = 4,14w

Су бетінен жалпы жылу алмасу S конвекция және булану арқылы жылу алмасудан құралады. Конвекция P және булану S_ис арқылы тәуліктік жылу алмасу келесі тәуелділік түрінде жазылуы мүмкін:

P + S_{ис =} A₁(t-t_a) + A₂w(t-t_a) + B₁(e_o - e_a) + B₂(e_o - e_a)

мұнда A₁ және B₁ - жылу алмасу шамалары мен метеорологиялық элементтердің арасындағы жел тұрмаған жағдайдағы пропорционалдық коэффициент; A₂ және B₂ - желдің әсерін есепке алған жағдайдағы жоғарыда аталған коэффициенттер; t_a және e_a - а биіктіктегі ауа температурасы мен ылғалдылығы; t және e_o - су бетінің температурасы мен осы температура бойынша есептелген су буының максимал серпімділігі.

14. Жылу қозғалысының негізгі заңдары. Жылу қозғалысының жылу өткізгіштік жолмен атқарылуы

Жылу құбылыстары ерте заманнан-ақ адамдардың назарын аударып келген. Адамның алғашқы от жағуды үйренуі мен оны өшірмей сақтай алуы, адамзат ашқан ұлы жаңалықтардың бірі болып табылады. Алайда жылу құбылыстарын түсіндіру үшін ғалымдарға ұзақ уақыт бойы еңбек етуге тура келді.

Дене молеукулаларының жылулық қозғалысын желсіз тұнық ауадағы түйдектелген шіркей тобымен салыстыруға болады. Ауада шіркей бұлты қозғалыссыз ілініп тұрғандай сезіледі. Ал бұлттың ішіндегі жүздеген шіркей барлық бағытта біресе оңға, біресе солға тынбастан ретсіз қозғалады. Бірақ шіркейлердің бұлты өз пішінін өзгертпестен дәл сол орнында қалады. Көзге көрінбейтін атомдар мен молекулалардың қозғалысы да сондай ретсіз болады. Егер молекула көлемнен шығып кетсе онда оның орнын басқалары басады. Дене болса, өзгеріссіз қалады. Басқа молекулалардың соқтығысуы барысында әр молекула өзінің жылдамдығын тоқтаусыз өзгертеді. Оның қозғалыс траекториясы өте шатысқан, сынық сызық болып табылады. Әлемді құрайтын бөлшектердің көзге көрінбейтін жылулық қозғалысы ешқашан, ешбір жағдайда тоқтамайды.

15. Күн радиациясының суға енуі және жұтылуы, Ламберт формуласы

Күн радиациясы, күннің сәуле шығаруы – Күннің электрмагниттік және корпускулалық сәуле шығаруы. Электрмагниттік радиация (күннің сәулелік энергиясы) электрмагниттік толқындар түрінде, 300000 км/с жылдамдықпен тарап, жер атмосферасына енеді. Жер бетіне дейін тура (жерге бұлтсыз ашық жағдайда атмосферадан көктей өтіп жететін Күн сәулелері) және шашыранды (атмосферадағы шаң-тозаңнан, бұлттан шашыраған Күн сәулесі) радиация түрінде жетеді. Олардың 48%-ы спектрдің көрінетін бөлігінде (0,38 – 0,76 мкм), 45%-ы инфрақызыл сәуле (0,76 мкм), 7%-ы ультракүлгін сәуле (0,38 мкм) спектрінде жатады. Корпускулалық радиация негізінен 300 – 1500 км/с жылдамдықпен қозғалатын әрі түгелімен жер магнитосферасында тұтылып қалатын протондардан тұрады (концентрациясы 5 – 80 ион/см3, ал күн активтілігі артқанда, ол да артады). Күн радияциясы – Жер бетінде және атмосферада болып жатқан экзогендік процестер үшін бірден-бір энергия көзі болып табылады; әдетте оны жылулық әсері бойынша өлшейді. Оның жер бетіне келетін мөлшері уақыт бірлігінде 1 см 2 жерге түсетін калориямен өрнектеледі. Жер әр минут сайын Күннен 2,4·1018 кал сәулелік энергия алады.

16. Температуралық аймақ, температура градиенты, Фурье заңы

Су объектісінде жылу алмасу негізінен судың беткі қабаты арқылы жүреді. Судың және оның түбінің температураларының, сондай-ақ грунттық қоректену көзінің температураларының айырмашылықтары арқылы су объектілерінде су түбімен де жылу алмасу жүреді. Бірақ, су объектісінде жылу алмасудың жылдық өзгерісін анықтайтын шешуші фактор метеорологиялық жағдайлар болып табылады. Олардың жыл бойы және маусым ішінде өзгеруі су қабаттарында жылу алмасу қарқындылығын, жылу ағынының бағытын анықтайды. Жылдық циклмен қайталанып отыратын метеофакторлар су қоймаларының жылдық термикалық циклін қалыптастырады. Жалпы жағдайда су объектісінің жылдық термикалық циклін5 кезеңге(периодқа) бөлуге болады, олар:

көктемгі жылыну(нагревание), жаздық жылыну(нагревание), күздік салқындау (охлаждение), қысқы суыну(остывание) және қысқы жылыну(нагревание) кезеңдері. Жылдық циклдің әр кезеңі үшін су қоймаларындағы жылу ағымының өзіндік басымбағыты және соған сәйкес судың араласуының ерекше жағдайы, су температурасының вертикаль және аудан бойынша таралуы тән.

17. Өзендер мен көлдердегі су температурасының жылдық өзгерісі

Дата добавления: 2015-07-11