ONDAS
As
ondas são causadas pelos ventos, que no contato, transferem
energia para a superfície da água. Ao passar uma
onda, objetos flutuantes na superfície do mar deslocam-se
para cima e para baixo em movimento circular. Isso ocorre por
as partículas de água moverem-se também em
órbitas circulares, que diminuem de diâmetro com
a profundidade.
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Secção
de uma onda que se dirige da esquerda para a direita. Os
círculos são órbitas que descrevem
as partículas de água ao passar da onda. O
seu diâmetro na superfície é igual a
altura da onda. Em profundidade igual a metade do comprimento
de onda, o diâmetro das órbitas torna-se 25
vezes menor que o da superfície.
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A
profundidade máxima de movimentação da água,
equivale a metade do comprimento de onda (veja definição
na figura seguinte), na qual o diâmetro orbital das partículas
é 25 vezes menor que na superfície. Esta profundidade
é conhecida como base da onda, e é definida portanto,
como a profundidade máxima na qual a onda pode mover partículas
e erodir os sedimentos finos do assoalho marinho.
As
ondas movem-se portanto, apenas em sua forma, não impulsionam
massas de água; transportam energia, mas não a água
adjacente. Veja nesta figura os nomes dos principais parâmetros
que caracterizam uma onda.
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CRISTA
DE ONDA - Porção mais superior da onda.
VALE DE ONDA - Depressão entre duas cristas. Também
chamada de calha ou cava.
ALTURA DA ONDA - Distância vertical entre a crista
de uma onda e a basa do vale da onda adjacente.
COMPRIMENTO DE ONDA - Distância horizontal entre qualquer
ponto de uma onda e o ponto correspondente da próxima
onda.
AMPLITUDE DE ONDA - Distância vertical máxima
da superfície do mar à partir do nível
da água em repouso. Equivale a metade da altura da
onda.
AGUDEZ DA ONDA - Relação entre a altura e
o comprimento da onda.
PERÍODO DE ONDA - O tempo que leva para uma onda
completar um comprimento de onda para passar por um ponto
estacionário.
VELOCIDADE DA ONDA - Velocidade na qual uma onda individual
avança sobre a superfície da água.
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VELOCIDADE DA
ONDA
A
velocidade da onda é função de seu comprimento:
quanto maior este parâmetro, maior a sua velocidade. Além
disso, um grupo ou trem de ondas viaja na metade da velocidade
das ondas individuais.
A
razão para isto é que as ondas que estão
à frente do trem de ondas perdem energia quando elevam
a superfície da água, desaparecendo e sendo repostas
por ondas que vem atrás. Por outro lado, pela interrupção
do movimento circular no final do grupo de ondas, há fornecimento
de energia extra, que aparece na forma de uma nova onda que se
forma na retaguarda.
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Esta
figura mostra o desenvolvimento de um trem de ondas. A primeira
onda perde energia ao elevar a água que encontrava-se
em repouso à sua frente; uma nova onda se forma no
final do trem de ondas, pois há liberação
de energia já que o movimento da água pára.
Em águas profundas (maiores que a metade que o comprimento
de onda), o trem de ondas viaja na metade da velocidade
das ondas individuais.
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DESENVOLVIMENTO
DAS ONDAS NO MAR
O
desenvolvimento de ondas em águas profundas é complexo,
sendo causado principalmente por 3 fatores: a velocidade, a duração
do vento e a área na qual este sopra, denominada área
de geração.
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Área
de geração do vento. Ao sair desta área,
as ondas com pequenos comprimentos, dão origem à
ondas com grandes comprimentos de onda.
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Quando
a velocidade do vento persiste o bastante e tem suficiente área
de geração para produzir a máxima altura
de onda que possa ser mantida por esse vento, origina-se a condição
denominada desenvolvimento total do mar. É bastante raro
para ventos de alta velocidade pois, para que as ondas atinjam
sua altura máxima, necessitam de área muitíssimo
grande, com o vento soprando durante muito tempo (veja tabela).
Área
mínima e duração necessárias
para ventos com velocidades selecionadas para que ocorra
o desenvolvimento total do mar (o tempo de duração
foi arredondado para a hora mais próxima).
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Velocidade
(nós)
|
Área
Mínima (milhas náuticas)
|
Duração
(horas)
|
10
|
10
|
2
|
20
|
75
|
10
|
30
|
280
|
23
|
40
|
710
|
42
|
50
|
1420
|
69
|
Fonte:
Pinpkin et al., Laboratory exercises in Oceanography. New
York, W.H. Freeman and Company, 1987. 257p.
|
Se
existirem condições para o desenvolvimento total
do mar, é possível prever as características
das ondas resultantes, embora as mais altas, que podem ser estimadas
estatisticamente, não podem ser exatamente previstas (próxima
tabela).
Características
das ondas resultantes quando as condições
de duração e área permitem se formar
odesenvolvimento total do mar.
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Velocidade
do Vento (nós)
|
Altura
Média (m)
|
Comprimento
Médio (m)
|
Período
Médio (s)
|
Média
das 10% Maiores Ondas
|
10
|
0,27
|
8,5
|
2,9
|
0,55
|
20
|
1,5
|
33,8
|
5,7
|
3,1
|
30
|
4,1
|
76,5
|
8,6
|
8,4
|
40
|
8,5
|
135,9
|
11,4
|
17,2
|
50
|
14,8
|
212,2
|
14,3
|
30.4
|
Fonte:
Pipkin e outros, Laboratory exercises in Oceanography. New
York, W.H. Freeman and Company, 1987. 257p.
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FORÇAS
RESTAURADORAS
Duas
podem ser as forças restauradoras das ondas: a tensão
superficial e a força da gravidade. Estas fazem retornar
as ondulações das ondas em nível normal do
mar. Geralmente a força restauradora causada pela tensão
superficial é insignificante quando comparada com a da
gravidade, mas para ondas pequenas, com comprimentos de ondas
menores que 2 centímetros, a força dominante é
mesmo a tensão superficial.
COMO
AS ONDAS SE ROMPEM
Quando
as ondas formadas em oceano aberto aproximam-se de águas
rasas, progressivamente se reorientam para permanecerem paralelas
à linha de costa. Tal fenômeno é chamado de
refração e é função da diminuição
da profundidade.
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Fenômeno
da refração das ondas ao se aproximarem da
linha de costa. Esse fenômeno faz com que as ondas
tendam a se alinharem paralelas à costa.
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Com
a redução na profundidade, começa a ocorrer
atrito das partículas da água com o fundo, reduzindo
a velocidade das ondas nas porções que primeiro
se aproximam da costa e deixando mais livres as regiões
das ondas que ainda se deslocam em águas mais profundas.
Esta refração que precede a quebra das ondas, é
acompanhada da diminuição da velocidade e do comprimento
de onda e aumento da altura.
Conforme
já descrito no início deste texto, as partículas
de água descrevem círculos, sendo estes menores
conforme a profundidade, até que na metade do comprimento
de onda, estes movimentos praticamente cessam. Quando a onda aproxima-se
da linha de costa, ou seja, quando a profundidade local começa
a ser menor que a metade do comprimento de onda da ondas, diz-se
que a onda sente o fundo. Os movimentos das partículas
de água transformam-se em elipses achatadas quando em contato
com o fundo. Assim, as partículas movem-se para frente
e para trás junto ao fundo marinho e não mais circularmente.
A quebra da onda ocorre porquê o contato das partículas
que se movimentam próximas ao fundo faz com que haja um
atraso destas em relação às da superfície,
que se movem mais livremente, impelindo desta forma, a região
superior da onda para a frente, ocasionando a quebra. Neste momento,
as oscilações das partículas cessam e a movimentação
é toda em direção à praia. Como regra
geral, a profundidade de quebra é cerca de 1,3 vezes a
altura da onda, ou seja, uma onda de 1,5 metro deve quebra-se
quando a profundidade local atinja cerca de 2 metros.
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Aproximação
das ondas em uma praia.
|
Em
águas profundas, as ondas podem-se quebrar quando a razão
entre a altura e o comprimento da onda (agudez da onda) ultrapassar
1/7 ou quando a crista da onda aproximar-se de um ângulo
de 120º.
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Quando
o ângulo da crista da onda alcança 120º
e o comprimento da onda excede 7 vezes a altura, a configuração
da onda torna-se instável e ela se quebra.
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Pode-se
definir 3 tipos de arrebentação: em derrame, em
espiral e em vagalhão. Embora ventos e correntes possam
ter algum efeito no tipo de arrebentação que uma
onda originará na linha de costa, a principal influência
será mesmo da topografia do fundo. Em praias muito planas,
as ondas se quebram lentamente a partir da crista, continuando
o processo por longas distâncias enquanto se aproximam da
praia; este tipo de arrebentação é chamado
em derrame.
A
arrebentação em espiral é a mais apreciada
pelos surfistas, pois forma o chamado tubo, em sua gíria.
Se a praia é relativamente inclinada, a crista da onda
se rompe com relativa rapidez após enrolar-se em espiral.
Finalmente
quando o fundo é muito inclinado, a onda não se
quebrará até que alcance a praia. Este caso, no
qual a onda se forma muito rapidamente e se quebra diretamente
sobre a praia, é denominada de arrebentação
em vagalhão, típico das chamadas praias de tombo.
Outro
efeito da aproximação de ondas na linha de costa
é a difração, que resulta em um afastamento
da direção de propagação da onda,
e aumento de seu comprimento. A difração ocorre
quando as ondas penetram em um corpo de água através
de entrada relativamente estreita como uma baía, por exemplo.
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Concentração
de ondas refratadas em um promontório na ilha de
costa(a) e dissipação de ondas difratadas
em uma baía(b).
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Esta
figura acima mostra também o efetivo convergente que a
refração produz em feições costeiras
proeminentes como um promontório. O fenômeno tende
a reduzir uma linha de costa recortada em uma linha reta, devido
a atividade erosiva das ondas.
TIPOS
DE ONDAS
As
ondas que ocorrem nos oceanos variam significativamente quanto
a comprimento e período. As menores, chamadas de capilares,
têm comprimento de poucos centímetros e período
de fracções de segundos. Já as maiores são
as marés, cujo comprimento alcança a circunferância
da Terra com períodos de até 24 horas.
Entre
as ondas mais comuns nos oceanos estão as chamadas swell.
Deslocam-se por milhares de quilômetros a partir dos locais
onde foram originadas. Ao se afastarem de seu local de origem
tornam-se muito uniformes, com grandes comprimentos de onda e
pequenas amplitudes; em oceano aberto, seu período situa-se
em torno de 13 segundos.
Já
outro tipo de onda, a sea, é muito irregular, com diversos
períodos e várias direções. Encontra-se
este tipo de onda em locais onde são geradas, ou seja,
onde o vento está soprando.
As
ondas tendem a ser maiores quando próximas às regiões
nas quais os ventos são mais fortes. São geralmente
menores na região equatorial e maiores em altas latitudes,
como no sul da África e da América do Sul, Austrália
e Groenlândia.
CLASSIFICAÇÃO
As
ondas podem ser classificadas em dois tipos: de águas rasas,
quando a metade de seu comprimento é maior que a profundidade
local e de águas profundas, quando a metade do comprimento
é menor do que a profundidade local. Assim, essa classificação
depende do tamanho da onda e da bacia na qual se desloca.
Ondas
de pequeno comprimento podem ser consideradas de águas
profundas, mesmo em águas com poucos centímetros
de profundidade. As maiores ondas dos oceanos, como os tsunamis
(veja próximo item) e as marés (veja próximo
capítulo), são sempre ondas de águas rasas,
mesmo sobre as mais profundas fossas submarinas.
Em
geral, ondas com períodos maiores que 14 segundos são
capazes de mover sedimentos em profundidades maiores que a da
borda da plataforma continental.
Períodos
selecionados, velocidade da onda e profundidade na qual
a onda sente o fundo e se torna onda de água rasa
(os valores da velocidade são aproximados).
|
Período(s)
|
Velocidade
(nós)
|
Profundidade
(m)
|
6
|
21
|
28
|
8
|
28
|
50
|
10
|
35
|
78
|
12
|
42
|
112
|
14
|
49
|
153
|
16
|
56
|
200
|
Fonte:
Pipkin et al., Laboratory exercises in Oceanography, New
York, W.H. Freeman and Company, 1987. 257p.
|
TSUNAMI
Tsunami
é uma palavra japonesa, usada para definir um tipo especial
de onda oceânica, gerada por distúrbios sísmicos
(Fig. 10). São ondas grandes e destrutivas em linhas de
costa, causadas por terremoto, deslizamento de terras ou vulcão
submarino em atividade; a explosão de uma bomba atômica
na superfície do mar também pode provocar ondas
desse tipo.
Possuem
comprimento de onda que varia de 130 a 160 quilômetros podendo
atingir até 1000 quilômetros, período de 15
minutos até 2 horas e se deslocam em velocidades maiores
que 360 nós (650 km/h), alcançando até 480
nós (890 km/h).
Duas
possíveis situações que originam um
tsunami: deslizamento submarino(a) e movimentação
de placas tectônicas(b).
|
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Em
águas profundas, sua altura não atinge mais que
um metro, não sendo portanto percebidas devido ao seu grande
comprimento. Como qualquer onda, quando entram em água
rasas têm sua velocidade e comprimento reduzidos e altura
aumentada, podendo alcançar então 30 metros!
Os
tsunamis ocorrem principalmente em certas costas próximas
às áreas de atividades tectônicas, como a
região perimétrica do Oceano Pacífico. Ocorrem
em média uma vez por ano em escala mundial, não
havendo menção de ocorrência no Brasil.
Exemplo
bem documentado de tsunami ocorreu em 1883, otiginado devido a
grandes erupções vulcânicas na ilha de Krakatau
(antes chamada de Krakatoa), entre Java e Sumatra nas Índias
Orientais. Este tsunami destruiu a cidade de Merak a 50 quilômetros
de distância, levando um navio de guerra 2,5 quilômetros
terra adentro e deixando-o a 10 metros do nível do mar.
Mais de 36 mil pessoas morreram. O período desse tsunami
foi de 2 horas e suas ondas (cerca de uma dezena), viajaram em
velocidade variando de 650 à 850 km/h, tendo atingido 30
metros de altura na linha da costa.