Рефракція хвиль - суть і поняття

2.6. Рефракція хвиль

У прибережній зоні хвилі зазнають суттєвих змін, обумовлених тертям до дна. За переміщення наносів найсуттєвіші ті зміни структури хвильового поля, які називають рефракцією (sea waves refraction). Рефракція – зміни напряму поширення хвиль, зумовлені впливом рельєфу дна або ж дією течій. В основу фізичного уявлення про процес рефракції хвиль покладено залежність швидкості поширення хвиль від глибини водойми. Теорію рефракції хвиль вперше розробив В.В. Шулейкін (1935). Ця теорія використовує відомий закон про заломлення світла, причому аналогом оптичних властивостей середовища є в цьому випадку глибина води.
За поширення хвиль у відкритому морі під деяким кутом до берегової лінії фронт хвиль неодночасно вступає в зону мілководдя. Ближчі до берега хвилі починають зазнавати впливу дна раніше, ніж інші, які ще перебувають над великими глибинами. Внаслідок цього виникає сповільнення швидкості поширення фронту хвилі на ділянці над мілководдям. Водночас частина фронту, що знаходиться над глибоким морем, продовжує поступове розвертання фронту хвилі, який збільшується з наближенням до берегової лінії. Цей процес розвертання фронту хвилі і називають рефракцією хвиль. Якщо рефракція здійснюється повністю, то фронт хвилі встановлюється паралельно до берегової лінії, і хвилі, відповідно, накочуються на берег вже під прямим кутом. Отож при накочуванні на берег напрям руху хвилі змінюється. Якщо початковий її напрям становив деякий кут з лінією берега, то при накочуванні на берег фронт хвилі розвертається і напрям її руху наближається до перпендикулярного. Це явище і називають рефракцією хвиль.
Рефракція відбувається за співвідношення глибини до довжини хвилі, меншого  Формула. Водночас з поворотом хвилі при рефракції відбувається викривлення лінії гребеня у плані. Простежується розтягування фронту хвиль, лінія гребеня стає випуклою, зменшується кількість енергії хвилі на випуклому боці і збільшується на ввігнутому.
За звивистої берегової лінії, яка складається почергово із бухт і мисів, фронт хвилі намагається стати паралельним до кожного елементарного відрізка берегової лінії, яка може бути, відповідно, прямою. Отож настає перегин фронту хвилі, за якого його обриси в дещо згладженій формі повторюють контури берегової лінії. Щодо цього поблизу мисів відбувається зближення фронтів хвиль (високі хвилі), а в бухтах – їхнє розходження (низькі хвилі), що відображає процес концентрації хвильової енергії біля мисів і розсіювання її в бухтах, оскільки кількість питомої енергії на одиницю довжини фронту біля мисів, де відбувається ніби його стиснення, більша, ніж у бухтах, де здійснюється розтягування фронту хвилі (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Рефракція хвиль на мілководді:
а – біля відкритого берега; б – біля бухтового берега (ширина смуг, що зображають положення фронту хвилі, відповідає величині енергії хвилі; стрілками вказано напрям поширення хвиль)