Il ciclo di vita delle onde

Ovunque siamo circondati e influenzati dalle onde, dalle radiazioni di luce e colore, ai suoni che vibrano attraverso la nostra atmosfera, ai cicli delle maree, e della notte e del giorno, e dei movimenti delle nostre vite sembra che tutto arrivi a onde, o come cicli che si muovono all'interno di onde.L'azione d'onda è il modo fondamentale in cui l'energia è trasportata e trasmessa. Le onde sono un'espressione del ritmo universale che orchestra e manda avanti tutta la creazione e lo sviluppo della vita sulla terra. Forse è per questo che la contemplazione e lo studio delle onde marine sono così affascinanti, così avvincenti.Le onde marine sono tra i più complicati fenomeni naturali della terra, eppure quando ci immaginiamo le onde in astratto, le nostre menti potrebbero evocare un'immagine di perfette increspature concentriche che si propagano dal punto in cui un ciottolo è entrato in immobili acque stagnanti. Quelle onde - le onde ideali della nostra immaginazione - sono oscillazioni sinusoidali, e sebbene esistano in forma relativamente pura in condizioni controllate, non è probabile trovarle nel più complesso ambiente oceanico. Ecco perché le onde vengono studiate in vasche di laboratorio, dove è possibile generare un unico treno di onde e isolare e semplificare la meccanica del moto ondoso.Le onde del mare e le onde di laboratorio hanno le stesse caratteristiche fondamentali: una cresta (il punto più alto dell'onda), un cavo o valle (il punto più basso), un'altezza (la distanza verticale dal cavo alla cresta), una lunghezza d'onda (la distanza orizzontale tra due creste consecutive) e un periodo (il tempo in secondi necessario affinché una cresta percorra una distanza pari alla lunghezza d'onda). Se ci si trova su un molo o su una diga, o seduti a cavalcioni su un surf, il rapido avvicinarsi di un'onda marina dà l'impressione di una muraglia d'acqua che avanza verso di voi. in realtà, l'onda si muove verso di voi, ma non l'acqua. Se l'acqua si movesse con l'onda, l'oceano e tutto ciò che sta su di esso andrebbe a finire sulla costa con risultati catastrofici. invece, l'onda si muove attraverso l'acqua, lasciando l'acqua più o meno dov'era. Un'onda marina che passa attraverso acqua profonda fa sì che una particella sulla superficie si muova descrivendo un'orbita quasi circolare, trascinando la particella prima verso l'onda che avanza, poi in alto all'interno dell'onda, poi in avanti con essa, poi - quando l'onda si lascia dietro la particella - indietro al punto di partenza. Essendo la velocità maggiore nella parte superiore dell'orbita che non nella parte inferiore, la particella non ritorna esattamente alla posizione d'origine dopo il passaggio di un'onda, ma si sposta leggermente nella stessa direzione dell'onda. il raggio di questa orbita circolare decresce con la profondità. In acqua più bassa, le orbite diventano sempre più ellittiche finché, in acqua molto bassa - sulla spiaggia - il moto verticale sparisce quasi del tutto.La sua definitiva scomparsa in acqua bassa conclude le tre fasi della vita di un'onda. Dalla nascita alla maturità alla morte, un'onda è soggetta alle stesse leggi di qualsiasi altra cosa "vivente" e, come altre cose viventi, ogni onda assumesse per un certo tempo una miracolosa individualità che, alla fine, viene riassorbita nel grande oceano della vita.

Le onde che ondulano la superficie del mare sono in genere prodotte da tre cause naturali: il vento, i motisismici e l'attrazione gravitazionale esercitata dalla luna e dal sole. Gli oceanografi le chiamano tutte etre onde "di gravità", giacché una volta che sono state generate, la gravità è la forza che agisce su di loro tentando di riportare la superficie marina a una piatta distesa. Le onde che ondulano la superficie del mare sono in genere prodotte da tre cause naturali: il vento, i moti sismici e l'attrazione gravitazionale esercitata dalla luna e dal sole. Gli oceanografi le chiamano tutte e tre onde "di gravità", giacché una volta che sono state generate, la gravità è la forza che agisce su di loro tentando di riportare la superficie marina a una piatta distesa.Nell'oceano ci sono anche altre onde. Ai margini delle correnti calde e fredde, scorrimenti sottomarini di masse d'acqua di diversa densità, sovrapponendosi, si ondulano facendo insorgere onde "interne" lente. A volte si possono osservare le onde interne in condizioni di calma dato che le loro correnti influiscono sulla riflessività della superficie marina, producendo aree di trasparente levigatezza alternate a struttura increspata.

Il vento è il risultato dell'azione dell'energia solare sull'atmosfera terrestre. I grandi modelli di circolazione - i venti globali - danno origine alla varia dinamica di alta e bassa pressione, di calma e burrasca. I grandi sistemi del Pacifico settentrionale o dell'Atlantico settentrionale o dell'Antartico generano onde enormi. Differenziali termici più localizzati agitano la superficie dell’oceano con vivaci modelli di energia .Le acque costiere oscillano dolcemente per gli ultimi echi di burrasche lontane mezzo mondo.
Come fa il vento a generare le onde? Il primo meccanismo della genesi dell'onda è l'attrito tra l'atmosfera e la superficie dell'oceano. Una bava di vento di meno di due nodi solleverà quasi immediatamente sulla superficie minuscole increspature (chiamate onde capillari). Se cade il vento, queste onde rapidamente spariscono a causa della resistenza della tensione superficiale dell'acqua, che tende a ristabilire la superficie uniforme. Tuttavia, con una brezza di due nodi o più che spira per un certo periodo di tempo, cominciano a formarsi le onde di gravità" in quanto il vento incontra la resistenza dell'acqua. Dapprima increspature, queste onde continuano a crescere fìnché il vento continua a soffiare più a soffiare. In realtà, diventa sempre più facile per il vento trasferire la sua energia all'acqua giacche ora può esercitare una pressione diretta sul dorso delle increspature.
Più la superficie è frastagliata e irregolare, e più il vento trova dove esercitare la sua pressione. Le increspature si trasforrnano in rnaretta (periodi da uno a quattro secondi) che poi quando la lunghezza d'onda della maretta in una data area supera i cinque secondi circa, prende nome di cavalloni. Via via che le onde continuano a crescere, la superfice che oppone resistenza al vento diventa sempre più ripida e più alta, rendendo ancor più efficace il compito del vento di trasferire energia all'acqua. Ma c,è un limite alla grandezza che possono raggiungere queste onde. La ripidità è il rapporto tra l'altezza di un'onda e la sua lunghezza e il suo limite massimo è di circa 1:7. Questo significa che un'onda lunga 2 metri non può avere una cresta più alta di 30 centimetri. In effetti, il massimo angolo di profilo stabile di una cresta d'onda è intorno ai 120 gradi quando essa supera questo angolo l'onda frange.

Le dimensioni delle onde generate dalla forza del vento dipendono da tre fattori:La velocità del vento (forza) , quanto dura l’azione del vento (durata) e l’estensione di mare aperto su cui spira il vento (fetch). Questo indicherebbe che il 45% di tutte le onde marine sono alte meno di 1,20 metri e l'80% sono alte meno di 3,6 metri. Solo il 10% sono alte più di 6 metri. La più alta onda registrata in maniera attendibile aveva un'altezza stimata di 34 metri. La incontrò il 7 febbraio 1933, durante una lunga burrasca, la petroliera Ramapo nel Pacifìco settentrionale. In tutta la loro immensa varietà, le onde danno struttura, movimento e carattere ai mari del mondo. Suscitate dal vento e riunite in schiere irradianti energia, le onde possono percorrere grandi distanze, trasportando quasi intatti i loro messaggi dal sole.