Как увеличить высоту волны планеты (в среднем)?

Для волн, имеющих малую высоту относительно глубины воды ($H\ll a$), мы можем использовать теорию волн Эйри . Это хорошо работает для волн, которые находятся далеко в море, и могут включать цунами на большой глубине. Подробнее об этом я писал здесь , но если вкратце, то высота волны определяется выражением

Поверхностную гравитацию можно записать как

Есть некоторые дополнительные - локальные, не масштабные - климатические факторы , которые необходимо учитывать для ветровых волн (не цунами):

• В идеале ветер должен двигаться быстрее волны. Оказывается, на планете с низкой гравитацией это сделать проще, так как для скорости волны$c$,$c\propto\sqrt{g}$. Таким образом, волны в среднем будут двигаться медленнее, и ветру будет легче передавать им энергию.
• Нам нужен постоянный ветер, движущийся в одном направлении (а не быстро меняющий направление). Камино, водная планета из «Звездных войн» , — интересный пример; быстрые ветры постоянно гонят волны. Тем не менее, атмосферные течения там кажутся хаотическими, что может ограничивать высоту волны.

Кстати, ScienceKeanu упомянул большие «волны», показанные в Interstellar , где планета вращается вокруг черной дыры; гравитационное притяжение черных дыр вызывает замедление времени и экстремальные условия на планете. Я должен только отметить, что на самом деле это не волны; скорее, это экстремальные приливные волны планеты , которые происходят регулярно. Кроме того, они не меняют медианную высоту волн на планете; показанные истинные волны кажутся довольно нормальными.

Океанские волны (обычно) получают энергию от ветра .

Постоянные большие волны на Земле возникают из-за пассатов : сильных ветров на большом расстоянии с постоянным направлением.

Чтобы увеличить их, у вас должно быть много солнечной энергии, короткий день (более высокое вращение), более плотная атмосфера и/или большие простирания с востока на запад до ваших океанов.

Большие циклонические штормы также создают волны . Условия для пассатов также помогают сделать их много. Поскольку пассаты, как правило, вызывают волны только в определенных районах, штормовые волны важны для остальной части планеты. Калифорнийские серферы, например, неустанно их изучают.

Только две вещи, которые приходят мне в голову:

• Чем ниже плотность воды, на Земле более низкая плотность вызвана более низкой соленостью, тем выше становится средняя высота волны, потому что воде легче двигаться. Я понимаю, что именно поэтому Черное море и Великие озера в некотором смысле более опасны для судоходства, чем открытый океан.

• Чем дальше проходит «волновой поезд», не прерываясь, тем больше могут стать волны. Поскольку волны, вызванные ветровым воздействием на водную поверхность, распространяются под действием непрерывного преобладающего ветра, они нарастают в высоту, очевидно, что есть предел, но чтобы добраться до него, требуется много океанских миль. Это одна из причин, почему Южный океан так опасен: ветер и волны могут путешествовать на тысячи миль, не прерываясь, и поэтому волны становятся очень большими.

Таким образом, относительно пресноводный океан, ориентированный с преобладающим сильным ветром и имеющий мало островов или других массивов суши, будет иметь очень высокую среднюю высоту волн.

На самом деле это не так сложно: поместите свою планету вокруг газового гиганта и заставьте ее вращаться относительно близко, как Ио, и вуаля, гравитационное притяжение породит чудовищные волны.

Единственным недостатком является то, что такое гравитационное притяжение создало бы огромное внутреннее трение, оставив планету невероятно активной с вулканической активностью, вероятно, в такой среде было бы обычным явлением пару мощных извержений в год.

Если планета несколько больше по размеру, чем Земля, и имеет экваториальные океаны, так что ветры и волны могут нарастать по всему миру несколько раз, то волны, вероятно, будут иметь среднюю высоту в несколько раз больше, чем на Земле.

В ответе Эша говорится, что более низкая плотность воды позволяет создавать более высокие волны, поэтому вода должна иметь как можно более низкую соленость. Если планета имеет низкую плотность, она может быть больше по размерам, чем Земля, но иметь меньшую гравитацию на поверхности, что может меньше сжимать воду в океанах.

Замечу, что медицинский спирт, кукурузное масло, моторное масло и минеральное масло относятся к жидкостям менее плотным, чем вода. Я также отмечаю, что некоторые атмосферные газы смешаны с водой — морские обитатели извлекают кислород из воды, чтобы «дышать».

По-видимому, под водой находится много газа метана, и если он будет выпущен в виде достаточно больших пузырей, корабли, проходящие над этими пузырями, могут лишиться поддержки со стороны воды и утонуть.

Так что, возможно, вы могли бы придумать смесь жидкостей и растворенных газов, чтобы разбавить морскую воду на вашей планете и, таким образом, увеличить волны.

Ответ Боба Якобсена говорит, что штормы поднимают большие волны. А горячая вода делает бури сильнее. Таким образом, если ваша планета находится достаточно близко к своей звезде и/или звезда достаточно горячее Солнца, планета будет получать гораздо больше тепла, а в ее тропиках будут гораздо большие штормовые волны. Более горячая вода немного расширится и станет менее плотной, чем земная вода.

Но, насколько я могу судить, самый важный способ создать большие волны, гонимые ветром, на вашей планете — это иметь очень большие океаны, окружающие планету, чтобы ветры могли гонять волны по всему миру несколько раз, чтобы волны становились все больше и больше. больше. Я не знаю, каков был бы предел размера волны в этом случае.

Замечу, что волны, в несколько раз превышающие окружающие волны, — волны-убийцы — теперь известны как во много раз более распространенные, чем считалось. Поэтому, если кто-то отправится в район этой планеты с самыми высокими волнами, чтобы наблюдать за ними из безопасной точки, он, возможно, увидит действительно гигантскую волну, поднимающуюся вдалеке и направляющуюся к ним.

Все ответы на данный момент публикуются на тему ветра и т. Д.

Но эти ветры только запускают волну. Высота волн у берега определяется несколькими вещами, уже упомянутыми в других ответах, а также географией поверхности.

Волна движется, она имеет определенный импульс. Этот импульс несет его вперед, и ближе к берегу, когда вода становится мельче, волна поднимается вверх. Невозмущенный поступательный импульс в сочетании с «подъемом» по склону земли под водой, за вычетом эффекта гравитации, тянущего вершину волны вниз, дает вам ваши волны в целом. Хотите, чтобы они были выше? Больше инерции, меньше возмущений по инерции по мере приближения к берегу и долгий медленный подъем от глубины к мелководью.

Подробнее см. в этой статье о некоторых интересных картах Mavericks в Half Moon Bay, Калифорния. Известен большими волнами (15 м), известным серфингом.

https://www.newscientist.com/article/dn11667-map-reveals-secret-of-awesome-mavericks-waves/

Когда волны приближаются к берегу, их основание начинает упираться в морское дно, замедляя более глубокие части волны. Более мелкая часть волны продолжает двигаться с той же скоростью, заставляя волну подниматься, а затем наклоняться вперед. Это создает поверхность волны, которая так востребована серферами.

Квитек говорит, что длинный пологий склон, такой как в Mavericks, создает исключительно высокую волну, которая держится некоторое время, прежде чем разобьется.

А более глубокие воды по обеим сторонам «пандуса» Mavericks позволяют волнам черпать дополнительную энергию из более спокойных вод по обе стороны. «Это сочетание постепенного и устойчивого уменьшения глубины в сочетании с конвергенцией волн из-за глубоких желобов по обеим сторонам рампы», — говорит Квитек.

На этом (очень большом) снимке вы можете увидеть похожий склон у северного берега острова О'аху, Гавайи .

Поместите луну ближе или возьмите более тяжелую, чтобы у вас была приливная волна четыре раза в день и, вероятно, гораздо большие «обычные» волны до и после приливных.