Κύματα επιφανείας
Πως δημιουργούνται, πως ταξιδεύουν και πως επηρεάζουν το σκάφος
Του Ιάσονα Θαλασσινού
Πάρτε ένα κάβο και απλώστε τον στο έδαφος, κρατώντας τη μια του άκρη στο χέρι σας. Τώρα, κάντε μία απότομη κίνηση πάνω κάτω, σαν να θέλετε να τον απλώσετε καλύτερα. Θα παρατηρήσετε μία κούρμπα να ξεκινά από το χέρι σας και να «ταξιδεύει» μέχρι την άλλη άκρη του κάβου. Εκείνο που κάνατε στην ουσία είναι να μεταφέρετε ενέργεια στο σκοινί, που «ταξιδεύει» κατά μήκος του σαν κύμα. Έτσι λειτουργεί και το κύμα της θάλασσας. Τα κύματα, σε πρώτη τουλάχιστον προσέγγιση, δεν μεταφέρουν ύλη, αλλά ενέργεια.
Για να κατανοήσουμε και να περιγράψουμε καλύτερα τα κύματα επιφανείας είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσουμε κάποια μέτρα, που θα μας βοηθήσουν να τα καταγράψουμε και να τα ερμηνεύσουμε. Για παράδειγμα, στο σχήμα 1 βλέπουμε ένα χαρακτηριστικό σχήμα κυμάτων καθώς και έναν πάσαλο, σαν μία σταθερή αναφορά σε σχέση με την κίνησή τους.
Το μήκος κύματος (L) είναι η απόσταση μεταξύ δύο κορυφών ή αντίστοιχα μεταξύ δύο κατώτατων σημείων του κοίλου δύο κυμάτων και μετριέται σε μέτρα (m). Η απόσταση της κορυφής του κύματος και του κατώτατου σημείου του κοίλου του είναι το ύψος κύματος (h) και μετριέται επίσης σε μέτρα (m). Πέρα από τις διαστάσεις του κύματος έχουμε ένα ακόμα μέτρο, που το χαρακτηρίζει. Περίοδο κύματος (Τ), που μετριέται σε δευτερόλεπτα (s) λέμε τη «διάρκειά» του, δηλαδή το χρόνο, που χρειάζεται να περάσει η κορυφή Β από το σταθερό πάσαλο του σχήματός μας και να φτάσει στη θέση της κορυφής Α. Παρακάτω θα επιχειρήσουμε μία πιο παραστατική περιγραφή του όρου. Εξ ορισμού λοιπόν έχουμε:
Μήκος κύματος λέγεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή κοίλων.
Ύψος κύματος λέγεται η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ κορυφής και κοίλου.
Περίοδος κύματος λέγεται ο χρόνος, που απαιτείται για να διέλθουν από ένα σταθερό σημεία δύο διαδοχικές κορυφές ή κοίλα του κύματος.
Ταχύτητα κύματος λέγεται αυτή με την οποία το κύμα ανασχηματίζεται ή προχωρεί και δίνεται από το πηλίκο του μήκους του κύματος δια της περιόδου.
Η περίοδος και η ταχύτητα εξαρτώνται από το μήκος και όχι από το ύψος του κύματος.
Οι παραπάνω τρεις ορισμοί μας δίνουν τη δυνατότητα να περιγράψουμε και άλλους όρους σε σχέση με το κύμα. Πολλές φορές χρησιμοποιούμε τον όρο «κοφτό κύμα». Με αυτό θέλουμε να εκφράσουμε στην ουσία το κύμα με μεγάλο ύψος σε σχέση με το μήκος του. Το πόσο απότομο είναι το κύμα δίνεται από τη σχέση «ύψος δια μήκος» (h/L). Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο πιο απότομο είναι το κύμα. Το κάθε κύμα έχει κάποια ταχύτητα, που λέγεται ταχύτητα φάσης, για να μην συγχέεται με την ταχύτητα ολόκληρων συστημάτων κυμάτων, που έχουν διαφορετικό μήκος κύματος μεταξύ τους καθώς ταξιδεύουνΆ στη θάλασσα. ?λλωστε, θα έχετε παρατηρήσει πως όλα τα κύματα δεν είναι ίδια. Πώς, όμως, προκαλούνται και «ταξιδεύουν» τα κύματα;
Για να υπάρξει μια κυματοειδής κίνηση σε ένα φορέα όπως είναι το νερό, εκτός από τον αέρα, που τα δημιουργεί, πρέπει να υπάρξει και κάποια δύναμη «επαναφοράς», που αντιδρά σε μία αρχική μετατόπιση ή διατάραξη του φορέα. Οι δύο δυνάμεις, στις οποίες οφείλεται η διάδοση των κυμάτων
επιφανείας είναι η βαρύτητα και η επιφανειακή τάση. Η βαρύτητα παράγει κύματα μήκους από δύο εκατοστά μέχρι ένα χιλιόμετρο. Η επιφανειακή τάση παράγει τις επιφανειακές διακυμάνσεις, τον ελαφρύ κυματισμό, που παρατηρούμε στην επιφάνεια, τα γνωστά και ως τριχοειδή κύματα, μήκους μέχρι δύο εκατοστά. Για να γίνει πιο κατανοητό ας φανταστούμε ένα σταθερό εκκρεμές (δύναμη βαρύτητας) και ένα μικρό τρόλεϊ (επιφανειακή τάση) δεμένο με ένα ελατήριο. Το εκκρεμές, από τη στιγμή που θα το θέσουμε σε κίνηση, διαγράφει μία τροχιά δεξιά-αριστερά και αντίστοιχα το τρόλεϊ κινείται, με την ενέργεια του ελατηρίου, επίσης δεξιά-αριστερά. Ο συνδυασμός των δύο έχει σαν αποτέλεσμα τη διάδοση των κυμάτων. Βέβαια, υπάρχουν και άλλες
δυνάμεις, που προκαλούν τη δημιουργία και διάδοση κυμάτων, όπως τα παλιρροϊκά κύματα, η σχετική κίνηση της Σελήνης γύρω από τη γη, η ίδια η περιστροφική κίνηση της γης κ.λπ. στις οποίες δεν θα επεκταθούμε εδώ.
Είδαμε στην αρχή με το παράδειγμα του σκοινιού την κυματοειδή κίνηση που κάνει με τη μετάδοση της ενέργειας από το χέρι μας. Η κίνηση, όμως, του θαλασσινού κύματος είναι κάπως πιο πολύπλοκη. Σε πρώτη προσέγγιση μπορούμε να πούμε πως τα μόρια του νερού «ταξιδεύουν» σε μία κυκλική πορεία, δηλαδή κάνουν μία τροχοειδή κίνηση.
Στην κορυφή του κύματος (σχήμα 2), ένα μόριο «ταξιδεύει» προς τα εμπρός (σχ. 2 Α) ενώ στο κατώτατο σημείο του κοίλου του κύματος «ταξιδεύει» προς τα πίσω (σχ. 2 Γ). Σε ορισμένα σημεία της φάσης του κύματος ένα μόριο κινείται προς τα κάτω (σχ. 2 Β) και ένα άλλο, προς τα πάνω (σχ. 2 Δ). Η διαδοχή αυτή των θέσεων ενός μορίου, όπως φαίνεται στο σχήμα 2, που μετριέται σε χρόνο, είναι η περίοδος του κύματος, που είδαμε παραπάνω. Στην πραγματικότητα, η κυκλική αυτή κίνηση των μορίων του νερού δεν είναι στατική, αλλά μεταφέρεται με κάθε κύκλο, δημιουργώντας ένα ρεύμα προς την κατεύθυνση του αέρα, το οποίο έχει κάποια πολύ μικρή ταχύτητα κλάσματος ενός κόμβου.
Εφόσον τα μόρια στην επιφάνεια του νερού κινούνται, αυτά που βρίσκονται κάτω από αυτήν κινούνται επίσης, αλλά λιγότερο. Όσο πιο βαθιά πάμε, τόσο πιο μικρή είναι η κίνηση των μορίων του νερού, όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στη γραφική παράσταση του σχήματος 3. Αν, για παράδειγμα, πάρουμε ένα κύμα μήκους 20 μέτρων (L = 20 m), σε μία απόσταση πέντε (5) μέτρων από την επιφάνεια (δηλαδή L : 4 = 5), η ταχύτητα των μορίων είναι κατά 20% μικρότερη από την τιμή που έχουν στην επιφάνεια. Αντίστοιχα, σε ένα βάθος 20 μέτρων, τα μόρια έχουν μηδαμινή ταχύτητα, μόλις 0,1% αυτής των μορίων της επιφανείας.
Το κύμα περιγράφεται απόλυτα με τα τέσσερα στοιχεία του, δηλαδή το μήκος, το ύψος, την περίοδο και την ταχύτητα. Ακόμα και ο πλέον άπειρος κυβερνήτης ενός μικρού σκάφους αναψυχής μπορεί να μετρήσει τουλάχιστον δύο στοιχεία, το μήκος του κύματος σε σύγκριση με το (γνωστό) μήκος του σκάφους του και την περίοδο των κυμάτων μεγάλου μήκους, από την αίσθηση του ανεβοκατεβάσματος του σκάφους. Η μέτρηση του ύψους του κύματος είναι πιο δύσκολη και δεν μπορεί να υπολογισθεί με ακρίβεια αλλά μόνο κατά προσέγγιση. Η ταχύτητα του κύματος είναι σχεδόν αδύνατον να υπολογισθεί χωρίς μέθοδο. Είναι, λοιπόν, πολύ ενδιαφέρον το ό,τι τρία από τα παραπάνω μεγέθη είναι αλληλένδετα στην περίπτωση κυμάτων σε βαθιά νερά. Ένα κύμα, στο ανοικτό πέλαγος, μπορεί να φτάσει οποιοδήποτε ύψος (υπό όρους), αλλά σε οποιαδήποτε περίπτωση, ένα κύμα με συγκεκριμένο μήκος μπορεί να έχει μόνο μία συγκεκριμένη περίοδο και ταχύτητα. Τα μεγάλου μήκους κύματα «τρέχουν» πιο γρήγορα στα βαθιά νερά, από τα κύματα μικρότερου μήκους. Με άλλα λόγια, τα μεγάλου μήκους κύματα που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας στο πέλαγος, διασκορπίζονται πολύ πιο γρήγορο, ταξιδεύουν σε μικρότερο χρόνο πιο μακριά και γίνονται αισθητά σε απόσταση σαν ρεστία, σαν μία ένδειξη καταιγίδας, που πλησιάζει. Όλοι οι έμπειροι θαλασσινοί γνωρίζουν πως η ρεστία, εφόσον δεν δημιουργείται από τα απόμερα άλλων σκαφών, σημαίνει φουρτούνα, που ή πλησιάζει ή πέρασε. Για να «μεταφράσουμε» καλύτερα τα παραπάνω καθώς και τη σχέση της ταχύτητας και της περιόδου του κύματος σε σχέση με το μήκος κύματος, ας δούμε το σχετικό διάγραμμα του σχήματος 4.
Για παράδειγμα, ένα κύμα μήκους 100 μέτρων έχει περίοδο περίπου 8 δευτερόλεπτα. Το ίδιο κύμα
ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 25 κόμβων. Επίσης, ένα κύμα μήκους 10 μέτρων (περίπου το μήκος ενός σκάφους 30 ποδών) ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 8 κόμβων, ενώ μία ρεστία (που είναι και αυτή κύμα) 500 μέτρων ταξιδεύει με ταχύτητα 55 κόμβων, με περίοδο 18 δευτερολέπτων μεταξύ κορυφών.
Ας δούμε τώρα ποιά είναι η διαφορά της ταχύτητας μεταξύ των μορίων του νερού ενός κύματος μεγάλου μήκους και ενός μικρότερου, με το ίδιο ύψος. Ας υποθέσουμε πως το κύμα μεγάλου μήκους (γρήγορο κύμα) έχει περίοδο 20 δευτερολέπτων και το μικρού μήκους (αργό κύμα) 5 δευτερολέπτων. Έστω, επίσης, πως τα δύο κύματα έχουν ύψος ενός μέτρου. Μέσα σε είκοσι
δευτερόλεπτα περνούν ένα κύμα μεγάλου μήκους και τέσσερα κύματα μικρού μήκους. Στην περίπτωση του κάθε κύματος τα μόρια του νερού διαγράφουν μία κυκλική τροχιά διαμέτρου ενός μέτρου. Στο μικρού μήκους κύμα τα μόρια διαγράφουν τέσσερις τροχιές στη μία τροχιά του μεγάλου μήκους κύματος. ?ρα, τα μόρια του νερού στο κύμα μικρότερου μήκους τρέχουν τέσσερις φορές πιο γρήγορα, παρόλο που το κύμα μεγάλου μήκους ταξιδεύει πιο γρήγορα (στην περίπτωση αυτή έχει διπλάσια ταχύτητα). Λόγω της κίνησης των μορίων, σε οποιοδήποτε σημείο του κύματος βρεθεί το σκάφος μας, θα «σπρωχτεί» ανάλογα. Αν βρίσκεται στην κορυφή του κύματος, το σκάφος σπρώχνεται προς την κατεύθυνση του κύματος, ενώ αν βρίσκεται στο κοίλο, θα σπρωχτεί αντίθετα. Επίσης, το σκάφος θα αποκτήσει τη μεγαλύτερη επιτάχυνση προς τα πάνω (μπροστά από το κύμα) ή προς τα κάτω (πίσω από το κύμα) όταν βρίσκεται στη μέση της απόστασης του ύψους ή της φάσης του κύματος. Ακόμα, λόγω της διαφορετικής ταχύτητας περιστροφής των μορίων του νερού στην επιφάνεια και κάτω από αυτήν, το σκάφος (ιδίως αυτό με μεγάλο βύθισμα) γυρίζει λίγο με την μπάντα, που μπορεί να δημιουργήσει μεγάλο κλυδωνισμό (μποτζάρισμα) και σε ορισμένες περιπτώσεις, να υποστεί ανατροπή, υπό ορισμένες συνθήκες.
Για να προσδιορίσουμε καλύτερα την κατάσταση επιφανείας της θάλασσας ας δούμε το σχήμα 5. Ας πάρουμε για παράδειγμα μία κατάσταση ρεστίας (σχ. 5 α). Όταν φυσήξει ένα ελαφρύ αεράκι, που σε μία θάλασσα λάδι θα δημιουργούσε ρυτίδωση στην επιφάνεια (σχ. 5 β), ο συνδυασμός των δύο θα μας έδινε ένα αποτέλεσμα όπως αυτό του σχήματος 5 γ. Χρησιμοποιήσαμε το παράδειγμα αυτό για να δείξουμε το συνδυασμό δύο διαφορετικών συστημάτων κυμάτων με διαφορετική συχνότητα, που μπορεί να τρέχουν με διαφορετική κατεύθυνση. Όταν δύο διαφορετικά συστήματα κυμάτων της ίδιας συχνότητας συνδυάζονται, δημιουργείται ένα πολύ σημαντικό φαινόμενο. Τα διαγράμματα του σχήματος 6 παρουσιάζουν το αποτέλεσμα του συνδυασμού δύο συστημάτων με περίοδο 10 και 11 δευτερολέπτων, που ταξιδεύουν με την ίδια κατεύθυνση. Και τα δύο συστήματα κυμάτων έχουν ύψος ενός μέτρου. Όταν η κορυφή κύματος του ενός συστήματος συμπέσει με την κορυφή κύματος του άλλου, το ύψος του συνδυασμένου κύματος θα φτάσει τα δύο μέτρα. Αν μία κορυφή από το ένα σύστημα συμπέσει με το κοίλο του
κύματος του άλλου συστήματος, το ένα κύμα ακυρώνει το άλλο και το ύψος του συνδυασμένου κύματος είναι 0. Ο συνδυασμός, λοιπόν, των δύο συστημάτων δημιουργεί «πακέτα» που με τη σειρά τους διαφοροποιούν την κατάσταση και τρέχουν ανάλογα με το μήκος κύματός τους. Στο σχήμα 6 μπορούμε να δούμε το διάγραμμα ενός τέτοιου συνδυασμού.
Στην περίπτωση β βλέπουμε πως τα κύματα και τα πακέτα έχουν μετακινηθεί προς τα δεξιά, μόλις μερικά δευτερόλεπτα από την περίπτωση α. Στην περίπτωση γ βλέπουμε την ίδια κατάσταση μόλις λίγα δευτερόλεπτα μετά την
περίπτωση β. Για να παρακολουθήσουμε την εξέλιξη, σημειώνουμε τη θέση ενός κύματος υπό παρακολούθηση, καθώς αυτό ταξιδεύει.
Σε μία τέτοια κατάσταση θάλασσας, όπου ένα γκρουπ κυμάτων ταξιδεύει με 5 κόμβους, ενώ ένα άλλο γκρουπ τρέχει με 10 κόμβους, ένα αργοκίνητο σκαφάκι που κάνει μόνο 5 κόμβους σε ταχύτητα, μπορεί να ταλαιπωρηθεί αφάνταστα, αντιμετωπίζοντας άγριες συνθήκες καθώς τα γρήγορα πακέτα κυμάτων το φτάνουν και το προσπερνούν. Στην ανοικτή θάλασσα τα κύματα, που
δημιουργούνται από τον αέρα έχουν διαφορετικό μήκος και κατεύθυνση. Συνήθως δεν παρουσιάζονται σαν κανονικά συστήματα κυμάτων. Αλλά ας δούμε στη συνέχεια πώς τα κύματα μεγαλώνουν (αποκτούν ενέργεια) και πώς πέφτουν (χάνουν ενέργεια).
Βρισκόμαστε με το σκάφος μας μεσοπέλαγα και πλέουμε σε μια θάλασσα λάδι. Κάποια στιγμή ο «διακόπτης του αέρα» ανοίγει. Η ταχύτητα του ανέμου είναι V κόμβοι. Τί συμβαίνει στην επιφάνεια της θάλασσας; Αν ο αέρας φυσούσε σταθερά (με σταθερή ροή) με οποιαδήποτε ταχύτητα και η επιφάνεια της θάλασσας ήταν σαν γυαλί, δεν θα δημιουργούνταν κύματα. Η τριβή μεταξύ του αέρα και της επιφάνειας του νερού θα δημιουργούσε μόνον ένα ρεύμα. Χρειάζεται κάποια ανωμαλία στη ροή του αέρα για να δημιουργήσει το κύμα. Ο πραγματικός όμως αέρας δεν έχει σταθερή ροή. Φυσάει με ριπές και δίνες. Υπάρχει ένα στρώμα αέρα που εκτείνεται περίπου στα 100 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας, όπου η ροή του αέρα επηρεάζεται από την ίδια την επιφάνεια της θάλασσας, λόγω τριβών, διαφοράς θερμοκρασίας και άλλων παραγόντων. Αυτό είναι και η αρχή της δημιουργίας του κύματος. Είναι να γίνει η αρχή. Μόλις εμφανιστούν λίγα κυματάκια, αυτά πολλαπλασιάζονται με ταχύτατους ρυθμούς. Η δημιουργία περισσότερων κυμάτων κάνει την επιφάνεια της θάλασσας πιο τροχιά, που με τη σειρά της δημιουργεί περισσότερες δίνες στον αέρα. Με τη διαδικασία του domino ο αέρας δημιουργεί περισσότερα κύματα. Αυτό, όμως, δεν συνεχίζεται για πάντα. Καθώς η θάλασσα αγριεύει, τα κύματα αποκτούν ταχύτητα με το μεγάλωμα του μήκους τους και φεύγουν. Επέρχεται κάποια ισορροπία, όπου η κατάσταση του ανέμου δεν επηρεάζεται πλέον από την επιφάνεια, οπότε αρχίζει να πέφτει. Όσο πέφτει ο αέρας, τόσο χάνουν ενέργεια τα κύματα, μέχρι να καταλαγιάσουν τελείως.
Μέχρι εδώ κάναμε μία πολύ επιφανειακή περιγραφή για το πώς δημιουργείται και πώς πέφτει η φουρτούνα, αφήνοντας έξω το φαινόμενο της υπερφόρτισης του κύματος με ενέργεια. Όταν ο αέρας πέσει, η θάλασσα παραμένει «φουσκωμένη» για αρκετό χρονικό διάστημα. Η ενέργεια μεταδίδεται από κύμα σε κύμα, με αποτέλεσμα την υπερφόρτιση, που δεν είναι δυνατόν να απορροφηθεί. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται ιδίως όταν ο αέρας βρίσκεται ακόμα στα… κέφια του. Η συσσώρευση ενέργειας στο κύμα δημιουργεί υπερφόρτιση, που πρέπει με κάποιον τρόπο να αποβληθεί. Είναι η στιγμή που το κύμα σκάει στην κορυφή. Υπάρχουν δύο μορφές κύματος που σκάει. Η πρώτη παρατηρείται στο ανοικτό πέλαγος, όταν η κορυφή του κύματος «διπλώνει» μπροστά. Η δεύτερη μορφή, η πιο συνηθισμένη, παρατηρείται στις παραλίες. Η κορυφή του κύματος δημιουργεί ένα jet νερού που «βουτάει» μπροστά και προκαλεί το σκάσιμο. Σχετικά με το σκάσιμο, είναι φυσικά αδύνατον για ένα κύμα που ταξιδεύει να δημιουργήσει μία σχέση ύψους/μήκους μεγαλύτερη από 1προς 7. Αν το όριο αυτό ξεπεραστεί, το κύμα αναπόφευκτα θα σκάσει και το jet του θα τρέξει με τριπλάσια ή ακόμα τετραπλάσια ταχύτητα από το κύμα. Είναι μία κατάσταση, που εγκυμονεί κινδύνους σε συνδυασμό με το μποτζάρισμα του σκάφους στις πλαγιές του κύματος, που αναφέραμε παραπάνω. Στο ταξίδι αποφεύγουμε τα σκάσιμο του κύματος «τρέχοντας» επάνω του, όπως κάνουν surf με σανίδες στα τεράστια κύματα του Ειρηνικού, που έχουμε δει πολλές φορές σε κινηματογραφικά έργα. Ο χρόνος που απαιτείται για να «γίνει» η φουρτούνα, εξαρτάται από την ταχύτητα του αέρα και την κατάσταση, στην οποία βρίσκεται εκείνη τη στιγμή η θάλασσα. Στην περίπτωση απουσίας της ρεστίας, που συνήθως υπάρχει στο ανοικτό πέλαγος από διάφορες αιτίες, ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει η θαλασσοταραχή στο maximum είναι ίσος με την ταχύτητα του αέρα. Για παράδειγμα, αν η ταχύτητα του αέρα είναι 20 κόμβοι, χρειάζονται 20 ώρες για να φτάσει το κύμα στο μέγιστο ύψος του. Αν λάβουμε υπόψη μας και κάποια ρεστία στην περιοχή της θαλασσοταραχής, τότε το κύμα φτάνει στο μέγιστο ύψος πιο γρήγορα. Στη γραφική παράσταση του σχήματος 7 βλέπουμε πώς αυξάνει το ύψος του κύματος σε σχέση με την ταχύτητα του αέρα.
Στην ακτοπλοΐα τα πράγματα είναι κάπως διαφορετικά. Ο σχηματισμός των κυμάτων επηρεάζεται από άλλους παράγοντες όπως οι άνεμοι που
φυσούν από τη θάλασσα προς τη στεριά, το βάθος της περιοχής που ταξιδεύουμε, τα ρεύματα που συνδυάζονται με το κύμα και άλλες υποβρύχιες επιρροές. Αυτές είναι και οι περιπτώσεις, που θα εξετάσουμε παρακάτω.
Όπως είπαμε, το ύψος του κύματος αυξάνει με την απόσταση που ταξιδεύει το κύμα. Όταν έχουμε άνεμο από τη στεριά, τα κύματα κοντά στην ακτή είναι φυσικά χαμηλότερα γιατί η θάλασσα δεν προλαβαίνει να φτιαχτεί, να θαλασσώσει. Όσο απομακρύνονται από τη στεριά, το ύψος τους μεγαλώνει και στα ανοικτά φτάνουν το μέγιστο του ύψους τους, ανάλογα με τις συνθήκες. Μετρήσεις έδειξαν πως τα κύματα μεγαλώνουν σε ύψος μέχρι 150 περίπου μίλια από την ακτή και μετά συνεχίζουν χωρίς να αλλοιώνονται σε σχέση με το ύψος μέχρι τα 500 μίλια. Στα 60 ναυτικά μίλια από την ακτή, το κύμα έχει φτάσει το 75% του μέγιστου ύψους του. Το διάγραμμα του σχήματος 8 μας δίνει μία χαρακτηριστική ένδειξη για την αύξηση του ύψους σε σχέση με την απόσταση από τη στεριά, για ανέμους 20, 40 και 60 κόμβων.
Ένα άλλο φαινόμενο είναι η συμπεριφορά του κύματος στα ρηχά. Είδαμε παραπάνω πως η κυκλική κίνηση των μορίων του νερού επηρεάζεται με το βάθος. Όταν ένα κύμα βρίσκεται σε ρηχά και «αισθάνεται» το βυθό, χάνει ένα μέρος της ταχύτητάς του. Η επιβράδυνση αυτή σημαίνει επίσης πως το κύμα γίνεται πια κοντό και πιο απότομο, οπότε και «σκάει». Υπάρχει μεγάλη διαφορά ανάμεσα στα κύματα της ανοικτής θάλασσας και σΆ αυτά των ρηχών. Η ταχύτητα των κυμάτων στα ρηχά δεν εξαρτάται από το μήκος τους, αλλά από το βάθος του νερού στο οποίο ταξιδεύουν και δεν είναι «διασκορπιστικά». Όλα τα κύματα στα ρηχά, άσχετα με το μήκος κύματος, ταξιδεύουν με την ίδια ταχύτητα. Τα αργά και μικρού μήκους κύματα του
πελάγους χρειάζεται να φτάσουν πολύ κοντά στην ακτή για να μειωθεί η ταχύτητά τους και να σκάσουν. Το αντίθετο συμβαίνει με τα κύματα μεγάλου μήκους της ανοικτής θάλασσας. Για παράδειγμα, η ρεστία, που είναι κύμα μεγάλου μήκους, το οποίο φτάνει από τους Ωκεανούς στις ακτές, μπορεί να φτάσει σε τεράστιο ύψος όταν επιβραδυνθεί. Τέτοια χαρακτηριστικά κύματα είναι αυτά που σκάνε στις ακτές της Χαβάης, για παράδειγμα. Η Χαβάη είναι ένα κοραλλιογενές atoll και κατά συνέπεια ένας απότομος κατακόρυφος βράχος, που δεν ρηχαίνει σταδιακά για να επιβραδυνθεί το κύμα (ρεστία του Ωκεανού). Έτσι, αυτό φτάνει πολύ κοντά στη στεριά πριν επιβραδυνθεί, αποκλείοντας τις προσήνεμες ακτές από τη δυνατότητα ταξιδέματος. Το φαινόμενο αυτό δεν παρατηρείται, βέβαια, μόνο στις ακτές, αλλά και στους πάγκους και τις ξέρες στη μέση του πελάγους, που ρηχαίνουν απότομα.
Ένα ακόμα φαινόμενο είναι η αλλαγή κατεύθυνσης του συστήματος των κυμάτων, σαν μία διάθλαση, που παρατηρείται στις ακτίνες του φωτός, όταν διέρχονται από ένα φακό. Το κύμα διαθλάται από την κατεύθυνσή του κάτω από διαφορετική ταχύτητα και διαφορετικό βάθος της θάλασσας. Γίνεται πιο γρήγορο στην ανοικτή θάλασσα και πιο αργό κοντά στην ακτή. Για παράδειγμα, τα κύματα, που πλησιάζουν στην ακτή κάτω από κάποια γωνία, καταλήγουν να «ρολάρουν» στα ρηχά παράλληλα με την ακτογραμμή.
Είναι
πράγματι εντυπωσιακός ο τρόπος, που το κύμα σκάει παράλληλα στην παραλία σε ένα κολπίσκο με μπουκαδούρα, αλλάζοντας τον προσανατολισμό του.
Το κύμα επηρεάζεται ακόμα από διάφορες υποθαλάσσιες αιτίες. Όσοι έχουν την εμπειρία από ταξίδι στον Ωκεανό και στη Μεσόγειο μπορούν να διαπιστώσουν κάποιες διαφορές στο κύμα. Για παράδειγμα, στην κλειστή θάλασσα της Μεσογείου, το κύμα είναι συνήθως πιο απότομο, ακόμα και το χρώμα της θάλασσας διαφέρει. Στον Ωκεανό υπάρχουν και άλλες αιτίες, που προκαλούν τη δημιουργία κυμάτων κάτω από την επιφάνεια, πέρα από τα κύματα επιφανείας. Όπως το λάδι «πλέει» πάνω από την επιφάνεια του νερού, έτσι και στον Ωκεανό υπάρχει ένα στρώμα νερού 50-200 μέτρων που πλέει στην επιφάνεια. Αυτό οφείλεται στη διαφορά θερμοκρασίας και την περιεκτικότητα σε αλάτι, που διαφοροποιούνται με το βάθος. Το στρώμα αυτό έχει μικρότερη πυκνότητα και είναι πιο θερμό από την υπόλοιπη θάλασσα. Ανάμεσα, λοιπόν, στο στρώμα αυτό της επιφανείας και του υπόλοιπου νερού μέχρι το βυθό δημιουργούνται «εσωτερικά» κύματα με διαφορετικές ιδιότητες, που ταξιδεύουν πολύ πιο αργά (ένα με δύο κόμβους) και έχουν μεγαλύτερα μήκος σε αναλογία 1:50 σε σχέση με τα κύματα επιφανείας. Στο γεγονός αυτό οφείλονται τα δύο χαρακτηριστικά του Ωκεανού, που είπαμε παραπάνω. Η ανάμιξη του πάνω στρώματος με το υπόλοιπο ευνοεί την ανάπτυξη πλαγκτόν κατά την άνοιξη, που δίνει το χαρακτηριστικό χρώμα του Ωκεανού. Το άλλο στοιχείο είναι πως τα εσωτερικά κύματα δημιουργούν ρεύματα, που
επηρεάζουν τα κύματα επιφανείας, αλλοιώνοντας τα χαρακτηριστικά τους όταν ταξιδεύουν στις συγκεκριμένες περιοχές, άλλοτε «συμπιέζοντάς» τα και άλλοτε «απλώνοντάς» τα, κάνοντάς τα πιο απότομα ή πιο βατά.
