основная_работаx
реклама
1. Актуальность темы Жизнь человека во все века была тесно связана с морем. Значение морей и океанов для человечества сложно недооценить. Ведь это неиссякаемый источник пресной воды, минеральных ресурсов, энергии, пищевых ресурсов, а так же основной транспортный путь. Однако, не стоит забывать, что океан это еще и грозная стихия, таящая в себе массу опасностей. В нашей работе мы попытаемся понять, какую угрозу несут океанические волны человеку в море и на берегу, как современный человек может защитить себя и как использовать волны на благо человечества. Цель Цель работы - найти ответ на вопрос: Какую опасность несут океанические волны человеку в море и на берегу? Задачи Дать определение понятию морская волна; Провести классификацию морских волн потенциально опасных для человека, определить их отличительные особенности; Выяснить, в чем заключается непосредственная опасность каждого вида волн; Понять, как современный человек может защитить себя от опасности, которую несут ему морские волны; Как использовать волны на благо человечества; Представить собственную карту опасностей мирового океана; Провести оценку эффективности донесения информации через анкетирование слушателей. Гипотеза Человек не должен бояться силы морских и океанических волн, но и не должен недооценивать их опасность. Основной принцип: Предупрежден, значит вооружен. Все силы современной науки необходимо направить на изучение силы моря. Человеку необходимо искать способы защиты от этого грозного природного явления и извлечения пользы из него. 1 2. Введение Думаю, я не ошибусь, если рискну предположить, что большинство из присутствующих здесь хоть раз в жизни были на море и, сидя на песчаном берегу, с упоением наблюдали за морским прибоем. Я тоже недавно отдыхал с родителями на берегу Атлантического океана и там я впервые в жизни задумался над вопросом: а что же такое морская волна? Как она возникает? Почему иногда волны усиливаются, а иногда стихают? Почему бывают приливы и отливы? Почему возникает шторм? Почему люди испокон веков стремятся поселиться на берегу океана, невзирая на серьезную угрозу и опасность, которую несут его волны человеку в море и на берегу? После приезда я решил вплотную заняться изучением этой проблемы 3. Теоретическая часть: Что мы знаем о морских волнах? 3.1. Морская волна: определение и основные характеристики Моря без волн не бывает, его поверхность всегда колеблется. Иногда это лишь легкая рябь на воде, иногда ряды гребней, а иногда грозные валы, несущие тучи брызг. Даже в полный штиль, когда поверхность воды кажется совершенно ровной и блестит как зеркало, на берег накатывают тихие, едва заметные волны. Это океанская зыбь, вестник далеких штормов. Каковы же основные причины возникновения этого природного явления? Для начала я хотел бы дать простое и понятное определение такому природному явлению, как морская волна. Волна – это колебательные движения воды на поверхности моря или океана. Попробуем представить себе, как выглядит волна на следующей схеме: Рис. 1. Волна как колебание воды Каждая волна представляет собой плавное соединение возвышений и углублений. Основными частями волны являются: гребень — самая высокая часть и подошва - самая низкая часть 2 На второй схеме рассмотрим основные параметры волн, к которым мы будем обращаться в дальнейшем. Рис. 2. Основные параметры волны Основные параметры волны — это высота - разность уровней гребня и подошвы волны; длина - кратчайшее расстояние межу смежными гребнями или подошвами волн; крутизна - угол между склоном волны и горизонтальной плоскостью. В зависимости от условий образования и распространения мы попробуем выделить основные типы волн, интересующие нас с точки зрения потенциальной опасности для человека и судоходства: ветровые - вызванные ветром и находящиеся под его воздействием; приливные - возникающие под действием периодических сил притяжения Луны и Солнца; внутренние – шторма, возникающие на глубине из-за столкновения потоков воды разной плотности; цунами – прибрежные волны, возникающие в результате подводных землетрясений и извержений вулканов; волны-убийцы - внезапно появляющиеся гигантские волны в открытом океане. В следующих разделах, я хотел бы остановиться на каждом из этих видов волн более подробно. Я расскажу о природе их возникновения, особенностях и опасностях, которые они несут кораблям в открытом море и людям на берегу. И начнем мы с самых знакомых нам и распространенных – ветровых волн. 3.2. Ветровые волны и шторм Наиболее часто на поверхности морей и океанов мы можем наблюдать ветровые волны. Их определение заключено в самом названии - это волны, возникающие от ветра. Они всегда существуют в открытом океане даже при видимом безветрии. Однако, с усилением ветра, они могут приобретать довольно внушительные размеры. Так в море возникает шторм, способный доставлять массу неприятностей мореплавателям: сбивать с курса, повреждать корабли, вплоть до гибели судов, уносить людей с палубы и.т.д. Только представьте себе, в Тихом океане волны во время шторма достигают высоты до 20 м, длинны до 400 м и скорости распространения 14–15 м/с. 3 Рис. 3. Шторм в открытом море. Массу неприятностей, иногда переходящих в настоящие бедствия, штормовые волны приносят и берегу. Когда в открытом море шторм уже закончился, на берег начинает наступать его последний отголосок в виде мощного прибоя. По мере приближения к берегу штормовая волна, конечно, существенно замедляется, но высота ее при этом увеличивается за счет трения о более мелкое дно. Так появляется прибой– явление сколь красочное и величественное, столь и опасное. Его сила бывает колоссальной. Известен случай, когда прибой сорвал колокол с одного из английских маяков с высоты 30,5 метров над уровнем моря. Рис. 4. Сила прибоя. 4 Даже молы, дамбы и волноломы не всегда надежно оберегают гавани. Волны, беспрепятственно проникая внутрь, приводят в хаотичное движение воду. Суда, стоящие на якоре, начинают беспорядочно дергаться, поворачиваться корпусом, сталкиваются между собой. А те, что стоят у причала, рвут швартовы. Мощный прибой способен наносить существенные повреждения и даже разрушать прибрежные постройки. В беду также могут попасть и люди, находящиеся неподалеку от моря на суше. Рис. 5. Последствия шторма на берегу. 3.3. Приливные волны Следующий тип волн, о которых я расскажу – приливные волны. Этот вид волн принципиально отличается от ветровых природой своего происхождения. Если первые вызываются сильными ветрами, то приливы и отливы это следствие действия гравитационных сил Луны на поверхность океана. Так как земля вращается вокруг своей оси, на стороне, обращенной к Луне, вода поднимается вверх и образуется своеобразный водяной бугор на поверхности океана. Таким образом, вода отступает от берега и происходит отлив. Далее, с восходом Солнца сила притяжения Луны ослабевает, и вода возвращается к берегу в виде приливной волны. Самый высокий в мире прилив формируется в заливе Фанди в Канаде. Уровень воды во время прилива часто поднимается более чем на 19 м, а затем понижается на ту же величину. Для практической деятельности человека, в частности для судовождения, очень важно наперед знать уровень воды в любое время суток и в любом месте. Ведь судно, во время отлива может «сесть» на отмель. Часто при этом оно заваливается на борт и в корпусе появляются пробоины. Аналогично суда гибнут и от приливных волн. Распространенная ситуация, когда пришвартованные в портах суда, оставленные матросами без присмотра, во время прилива переворачиваются и тонут из-за не отвязанных во время канатов. Для того, чтобы избежать таких ситуаций ежегодно публикуются специальные таблицы с точным указанием места, даты и времени начала прилива и отлива. 5 Рис. 6. Судно село на мель. 3.4. Внутренние волны Еще одно из интереснейших и мало изученных явлений мирового океана получило название - внутренние волны. Давайте разберемся, что же это такое? Представьте, вы видите совершенно гладкую поверхность воды, ни единого волнения, ничто не предвещает беды. Однако на глубине при этом бушует настоящий шторм, возникающий из-за смешения потоков воды разной плотности (например; пресной и соленой воды, просто разной степени солености или разной температуры). Так вот такой глубинный шторм может вызывать внезапное появление уже надводной волны, очень опасной для судов, оказавшихся в этом месте в это время. Попробуем изобразить это явление на следующем рисунке. 6 Рис.7. Внутренние волны. Но самую большую угрозу внутренние волны представляют для подводных лодок. Особенно часто такие опасные внутренние волны приборы фиксируют в Гибралтарском проливе. Из-за смешения потоков из Атлантического океана и Средиземного моря различной плотности, более легкие воды сначала очень медленно и незаметно поднимаются, а потом резко падают на глубину до 100 метров. При этом подводная лодка проваливается на такую глубину как в яму, где оказывается просто раздавленной давлением воды. Так встреча с Внутренней волной-гигантом для американской подводной лодкой "Трешер" закончилась одной из самых известных в мире катастроф. Лодка пропала в Атлантическом океане в 1963 г. Вся команда погибла. Рис. 8 Подводная лодка "Трешер". 5. Цунами. 3.5. Цунами Вот мы и подошли к рассмотрению одной из самых опасных и коварных волн – Цунами. В переводе с японского языка цунами обозначает «портовая волна» или «прибрежная волна». В какой-то степени это название передает суть самого явления. Дело в том, что цунами в открытом океане не представляет собой для кораблей никакой угрозы. В удалении от берега цунами не буйствует, не производит никаких разрушений, ее даже невозможно ощутить. Все беды от нее происходят на берегу, в портах и гаванях. Появляется цунами, как правило, в результате землетрясений или извержения вулканов, вызывающих подвижки земной коры и, как следствие, опускание или подъем морского дна. От этого происходит зарождение небольшой по высоте (от одного см. до двух метров), но очень длинной волны, которая с огромной скоростью (до 1000 км/ч) начинает продвигаться в сторону берега. Для наглядности посмотрим на рисунок 9. По мере ее приближения к берегу увеличивается трение воды о морское дно за счет его 7 обмельчания. При этом скорость воды падает, а высота волны катастрофически увеличивается вплоть до 40 м. над уровнем моря. Рис.9. Происхождение волны Цунами Рис.10. Цунами набирает мощь вблизи берега. История знает множество таких катастроф, в т.ч. и последняя цунами, случившаяся в Японии четыре года назад и унесшая около 20 000 жизней. Надо отметить, что бороться с цунами бесполезно. Единственное спасение – это своевременное оповещение о приближающейся волне, позволяющее эвакуировать население в безопасное место, подальше от прибрежной полосы. 8 Рис.11. Катастрофические последствия цунами. 6. Волны-убийцы. 3.6. Волны-убийцы Ну вот, мы и подошли к рассмотрению последнего, и, пожалуй, самого загадочного вида морских волн – волн-убийц или, как их еще называют, блуждающих волн. Еще каких-то 10-15 лет назад ученые считали истории моряков об исполинских волнах-убийцах, возникающих из ниоткуда и топящих корабли, всего лишь морским фольклором. Однако, недавно, благодаря появлению современных фиксирующих приборов, удалось доказать существование таких волн на самом деле. Первого января 1995 в Северном море на Норвежскую нефтяную платформу внезапно обрушилась гигантская волна высотой в 26,5 метров, и ученым удалось доподлинно зафиксировать этот факт. В чем же уникальность этого явления? А в том, что это волны-одиночки аномально большой амплитуды, сопоставимые по размеру с цунами, но появляющиеся совершенно внезапно. Причем, если цунами всегда вызваны сейсмическими явлениями и набирают большую высоту лишь рядом с берегом, то волны-убийцы появляются в открытом море при отсутствии ветра и каких-либо других известных науке причин. 9 Рис.12. Волна-убийца готовится обрушиться на небольшое судно. Волны-убийцы представляют самую непосредственную опасность для судов и морских сооружений: конструкции судна, встретившегося с такой волной, могут не выдержать громадного давления обрушившейся на него воды. Это наглядно продемонстрировано на рис.13. Рис.13. Повреждение выжившего судна после встречи с Волной-убийцей. Кстати, давайте все вспомним знаменитую картину Ивана Айвазовского «Девятый вал». Ученым давно удалось доказать, что существование легендарной девятой по счету волны, обладающей особо большой высотой и мощью, является всего лишь морским фольклором. Но ведь мы знаем, что никакие легенды не возникают на пустом месте. Возможно, именно это явление с древних времен описывали в своих страшных рассказах мореплаватели, а Айвазовский изобразил на своей самой известной картине? 10 Рис.14. Иван Айвазовский. Девятый вал. Заключение. 3.7. Выводы Подводя итог всему сказанному выше, я думаю, мы смогли разобраться, что же за такое грозное явление морская волна, и какую опасность она представляет собой для человека. Мы провели классификацию морских волн. А так же узнали, что волны различаются между собой по разным параметрам: по высоте, длине и скорости распространения, по происхождению и по потенциальной опасности, которую они несут судам в открытом океане и людям на берегу. Кроме того, я полагаю, что нам удалось и подтвердить гипотезу, о том, что предупрежден – значит вооружен. Ведь уже сегодня человек обладает большим багажом знаний, позволяющих эффективно защищаться от многих опасностей океана. И занимается этим вопросом специальная наука - океанология. Ученые-океанологи делают все возможное на сегодняшний день, чтобы океан стал более безопасной и дружелюбной средой для человека. В частности, на пляжах и набережных возводятся специальные постройки, оберегающие людей и здания от разрушительной силы волн, была разработана система своевременного информирования о приближении цунами, для мореплавателей публикуют таблицы приливов-отливов, составляются навигационные карты. Кроме этого, ученные постоянно находятся в поиске решений применения энергии морских волн с пользой для человека. Уже сейчас в странах с большой протяженность береговой линии строят приливные и волновые электростанции для получения электроэнергии. Российские ученые пошли еще дальше и разработали совершенно уникальную электростанцию. Это поплавок-капсула, которая постоянно находится в открытом море и при качании на волне производит электрическую энергию. И, в завершении, хочется сказать, что лично мне очень хочется надеяться на то, что грозная стихия океанических волн со временем будет приносить человечеству больше пользы, чем таить в себе скрытых опасностей. 11 4. Практическая часть проекта. 4.1. Карта опасностей мирового океана В предыдущей главе я много рассказал Вам о видах волн и об опасности, которую они несут. Для наглядности я решил составить свою собственную карту мирового океана и изобразить на ней наиболее опасные места для мореплавателей, жителей прибрежных городов и туристов. Ведь основная наша гипотеза – «предупрежден, значит вооружен». Давайте вместе попробуем посмотреть на карте, где нас могут подстерегать опасные волны и как подготовиться к встречи с ними. На своей карте я выделил места, где бушуют самые грозные и опасные шторма. Ревущие сороковые и неистовые пятидесятые — так издавна назвали моряки сороковые и пятидесятые широты на рубеже Тихого и Индийского океанов, отличающиеся особенно жестокими штормами. Волнение в этих местах самое сильное в Мировом океане: штормы бушуют почти непрерывно. Сила и устойчивость ветров обусловлены тем, что в этой области нет значительных массивов суши, которые могли бы препятствовать их движению. До сих пор эти места представляют серьезную угрозу даже для современных кораблей, что уж говорить о парусниках 19 века. Еще одно крайне опасное с точки зрения штормов место в мировом океане называется – «Кладбище Атлантики». Находится это зловещее место в близи мыса Гаттерас. На мыс обрушиваются сильнейшие штормовые ветры, он открыт морю со всех сторон, кроме северо-запада. Штормы здесь налетают внезапно, ураганные ветры выбрасывают суда на пляжи и отмели. Прохождения судами этих мест требует огромного внимания и мастерства со стороны моряков. На карте я отметил точки, где наблюдаются самые высокие приливы и отливы в мире, а также указал их высоту. Название места Залив Фанди Страна Канада Высота 19,6 м. Порт Галлегас Аргентина 18 м. Устье реки Коксоак Канада 15 м. Гренвилл Ла-Манш 14,7 м. Устье реки Филцрой Австралия 14 м. Устье реки Сеул Южная Корея 13,2 м. Пенжинская губа Охотского моря Россия 12,9 м. Устье реки Колорадо Мексика 12,3 м. Мезенский залив Белого моря Россия 10 м. Мне удалось выяснить, где наиболее часто встречаются внутренние волны, столь опасные для подводных лодок. Одним из таких мест, как я уже упоминал ранее, является Гибралтарский пролив. В нем происходит смешение разных по составу вод из Средиземного моря и Атлантического океана. Часто внутренние волны появляются в местах активного таяния льдов, например в районе полуострова Таймыр или Ладожского озера. В морях причиной появления внутренних волн является смешение холодных и теплых вод 12 после штормов. Особенно часто они встречаются в Черном, Японском, Охотском и Южно-Китайском морях. Я считаю самым важным своим достижением то, что я узнал и отметил на карте места наиболее вероятного появления цунами. Ведь именно цунами представляет самую большую опасность для людей на берегу и, в частности, туристов. А ведь многие из нас любят путешествовать и часто бывают на берегу морей и океанов. Чаще всего цунами обрушиваются на берега Тихого океана (75%). Знаменитое „огненное“ кольцо Тихого океана характеризуется не только большим количеством действующих вулканов, но и частыми сильными землетрясениями, которые способствуют возникновению цунами. От цунами не раз страдали побережья Японии, Австралии, Новой Зеландии, США и Южной Америки. У нас в стране атакам цунами подвергаются дальневосточные берега: Камчатка, Курильские и Командорские острова и частично Сахалин. Примерно раз в 15 лет крупные цунами отмечаются в Японии. Так же высока вероятность появления цунами в акватории Индийского океана, на дне которого также существует множество сейсмически активных зон. Именно там зародилась гигантская волна цунами, обрушившаяся в 2004 году на побережье столь популярных среди туристов курортов, как Тайланд, Цейлон, Индонезия, Мальдивские острова. Тогда погибло 230 тысяч человек! На берега Атлантического океана и Средиземного моря цунами низвергаются значительно реже, но всё же и здесь не раз отмечались гигантские разрушительные волны, связанные с землетрясениями или извержениями вулканов на острове Сицилия, на Кипре и на Мадейре. Часто цунами случаются и в Мраморном море, т.к. по его дну проходит Североатлантический разлом. Как я говорил ранее, волны убийцы – это самый загадочный и малоизученный тип волн. До сих пор ученые многих стран бьются над их изучением. Поэтому пока не представляется возможным предсказать ни время, ни место их появления. Но я отметил на карте те места, где волны убийцы были зафиксированы в последние годы. 13 4.2 Презентация и анкетирование. Вот так, я проводил презентацию своего проекта для моих одноклассников. 14 Для того чтобы понять была ли полезна моя работа слушателям, и узнать все ли они поняли и запомнили, после презентации своего проекта я провел анкетирование своих одноклассников. Ниже я прилагаю анкету. Анкета к проектной работе: Что мы знаем о морских волнах. Уважаемые слушатели, этот опрос очень важен для меня. Пожалуйста, не сочтите за труд и ответьте на несколько вопросов. Вы можете выбрать только один ответ. 1.Какой тип волн Вы считаете наиболее опасным для человека на берегу? А) Волна-убийца; Б) Приливные; Г) Цунами; Д) Внутренние. 2. Где наибольшая вероятность появления цунами? А) Северный ледовитый океан; Б) Побережья Тихого и Индийского Океанов, а также Средиземного моря; В) Побережье Атлантического океана; Г) Залив Фанди в Канаде. 3. Вы отдыхаете на берегу Тихого океана и видите, что океан стал быстро отступать от берега. Что необходимо предпринять? А) Взять вещи и переместиться ближе к краю воды; Б) Идти собирать ракушки, оставшиеся на дне; В) Собрать вещи и быстро удалиться от берега на возвышенность; Г) В этом нет опасности, не надо ни чего предпринимать. Благодарю, за внимание! 15 4.3. Выводы к практической части проекта Всего в опросе приняло участие 29 человек. Ответы на вопросы распределились следующим образом: Первый вопрос: Какой тип волн Вы считаете наиболее опасным для человека на берегу? Двадцать один человек выбрал правильный ответ – Цунами, что составило 72,4% от общего количества участников. Какой тип волн Вы считаете наиболее опасным для человека на берегу? Другие варианты 28% Цунами 72% Второй вопрос: Где наибольшая вероятность появления цунами? Десять человек выбрали правильный ответ – побережье Тихого, Индийского океанов и Средиземное море. Где наибольшая вероятность появления цунами? Тихий и Индийский океан, Средиземное море 34% Другие варианты 66% Третий вопрос: Вы отдыхаете на берегу Тихого океана и видите, что океан стал быстро отступать от берега. Что необходимо предпринять? Двадцать шесть человек выбрали правильный ответ - Собрать вещи и быстро удалиться от берега на возвышенность; 16 Вы отдыхаете на берегу Тихого океана и видите, что океан стал быстро отступать от берега. Что необходимо предпринять? Другие варианты 10% Собрать вещи и быстро удалиться от берега на возвышенность; 90% По результатам анкетирования видно, что большинство опрошенных смогли эффективно усвоить информацию, озвученную в ходе доклада. Более пятидесяти процентов слушателей легко выбрали правильный ответ на первый и третий вопрос. Это свидетельствует о понимании опасность такого явления, как цунами и о том, как от него уберечься. Второй вопрос для моей аудитории оказался более сложным. Однако, одна треть опрошенных ответили на него верно, что я считаю вполне удовлетворительным результатом. Таким образом, возвращаясь к первоначальной гипотезе проекта – Предупрежден, значит вооружен - я считаю, что мне удалось не только «вооружиться» самому, но и «вооружить» своих одноклассников. И если вдруг когда-нибудь им придется столкнуться с вероятностью появления цунами, они смогут правильно оценить потенциальную опасность и предпринять необходимые меры для защиты. 5. Заключение. В результате проделанной мной работы по изучению морских волн, мне удалось достигнуть поставленной цели и ответить на вопрос: Какую опасность несут океанические волны человеку в море и на берегу? Мною были выполнены все задачи, обозначенные во вступлении, а также была подтверждена гипотеза. Я очень надеюсь, что смог донести до своих слушателей новую и полезную информацию, которую они с успехом смогут применить в будущей жизни. 17