کشندها و سایر امواج

بالا و پایین رفتن موزون سطح دریا در ساحل حاکی از گذر یک موج واقعی است که به آن کشند می‌گوییم. همان طور که تقریباً همه می‌دانند این موج در اثر گرانش خورشید و ماه به وجود می‌آید. همچنان که این کرات آسمانی مواضع نسبی خود را تغییر می‌دهند آب اقیانوسها به طرف آنها جذب می‌شود و به صورت یک برآمدگی در می‌آید. این برآمدگی تمایل دارد که همواره رو به ماه باقی بماند در حالی که زمین در زیر آن می‌چرخد. هم زمان در آن طرف کره زمین هم برآمدگی مشابهی ایجاد می‌شود که به همین ترتیب دور زمین حرکت می‌کند. بنا بر این، معمولاً دوره این موج برابر با نیم روز قمری است.
وقتی خورشید و ماه با زمین در یک راستا واقع باشند کشندها بزرگترند (کهکشند)؛ وقتی این دو جرم آسمانی نسبت به هم زاویه قائمه داشته باشند کشندها کوچک هستند (مهکشند). با استفاده از داده‌های نجومی می‌توان کشندها را با دقتی قابل ملاحظه پیش بینی کرد. اما ارتفاع و زمان کشند در هر مکانی غیر از سواحل باز، اصولاً تابعی است از شکل و اندازه راه ارتباط آن مکان با اقیانوس.
امواج دریاچه‌ای هم شکل دیگری است از حالت خاصی از باز تابش موج. هر حجم محصور شده‌ای از آب با خصوصیاتی مربوط به ابعاد آبگیر نوسان می‌کتد. این نوسان را می‌توان با «لب پر زدن» آب در وان حمام، وقتی کسی به سرعت از آن خارج می‌شود، مقایسه کرد. آب برای بازگشت به حالت پایدار و ساکن، با دوره تناوب طبیعی وان (تقریباً دو ثانیه) به پس و پیش نوسان می‌کند. به همین ترتیب تسونامی با تغییر فشار جو، به هنگام عبور از خلیج، آب را به جنبش در می‌آورد. در واقع، خود تسونامی می‌تواند در عرض اقیانوس به صورت یک نوع اَبَر موج دریاچه‌ای به پس و پیش باز تابیده شود.
علاوه بر امواج دریاچه‌ای، کشندها، تسونامیها، و امواج ناشی از باد، امواج دیگری هم در دریا وجود دارند. بعضی از آنها در عمق چند صد متری زیر سطح آب در امتداد دما شیب (فصل مشترک میان آب عمیق سرد و لایه سطحی نسبتاً گرم) حرکت می‌کنند. البته این امواج را نمی‌توان دید، اما دما سنجها نشان می‌دهند که آنها وجود دارند و در امتداد کرانه‌ی بین لایه‌ی گرم و آب سرد، که چگالتر است، به کندی حرکت می‌کنند. مطالعه آنها در گرو طراحی ابزارهای مناسب است. برخی امواج بسیار کم ارتفاع نیز با دوره‌های تناوب چندین دقیقه‌ای از توفانهای دریایی به وجود می‌آیند. این «امواج پیشتاز» با دوره تناوب طولانی می‌توانند ناشی از تپش فشار کل هوای طوفانی بر روی سطح اقیانوس باشند. از آن جا که این نوع امواج در هر ساعت صدها کیلو متر راه می‌پیمایند احتمالاً می‌توان از آنها به عنوان هشدار دهنده توفان یا موضع یابِ مرکز توفان استفاده کرد. امواج دیگری هم، خیلی بلندتر از کشندها، که دوره تناوب آنها چند روز یا چند هفته و ارتفاعشان کمتر از دو و نیم سانتی متر است با روشهای آماری کشف شده‌اند و مطالعاتی روی آنها در حال انجام است.
پیش رفتهای عظیم در نظریه موج و در اندازه گیری عملی امواج دریا نیاز به مطالعات گسترده آزمایشگاهی را کاهش نداده است. حل بسیاری از مسائل پیچیده فنی که در ساختمان کشتیها، بنادر، ساحلها، و سازه‌های ساحلی مطرح می‌شوند مستلزم آن است که امواج تحت شرایط آزمونی ایده آل شبیه سازی شوند. این بررسیها که قبل از شروع ساختمانهای پر هزینه روی مدلها انجام می‌شود اطمینان خیلی بیشتری را در طراحیها امکان پذیر می‌کند.

مخزنهای آزمایشی

استفاده از کانال موج که در آن قطار بی پایانی از موجهای کوچک همسان به وسیله یک پیستون نوسان کننده ایجاد می‌شوند هنوز هم رایج است، اما وبرخی مخزنهای جدید موج خیلی کاملتر و دقیقتر هستند. بعضی از این کانالها سرپوشیده است به طوری که با جریان بسیار سریعی از هوا می‌توان باد ورا برای پدید آوردن امواج شبیه سازی کرد. در مخزنهای دیگر، مانند مخزن یزرگ در مؤسسه تکنولوژی استیونس، در هوبوکن نیوجرسی، امواج نامنظم مصنوعی تقریباً به همان تنوع امواج در وسط اقیانوس ایجاد می‌شوند. در چنین مخزنهایی طرحهای پیشنهادی کشتیها، مانند کشتی تفریحی کلمبیا، در ابعاد مدلی آزمایش می‌شوند تا معلوم شود در دریا چگونه رفتاری خواهند داشت. تشتک موج، که در حال حاضر برای آموزش فیزیک ابزار استانداردی شده است، در مطالعات مهندسی کناره ساحل برای مدل سازی مناسب پراکندگی و شکست موج، اهمیت خاصی دارد. حتی تسونامیهای سریع امواج خیلی کند اقیانوس را می‌توان در آزمایشگاه مدل سازی کرد. شگرد کار این است که با استفاده از لایه‌های دو مایعی که با هم آمیخته نمی‌شوند امواجی در فصل مشترک میان این دو مایع ایجاد شود. سرعت این امواج را می‌توان با تنظیم چگالی این مایعات کنترل کرد.
برای کاهش عدم قطعیتها در مرحله تعمیم از مدل به نمونه اولیه، بعضی از مخزنها را خیلی بزرگ می‌سازند. در مخزن «هیئت بررسی فرسایش ساحلها» (به طول 190 متر و عمق 6 متر، با مولدی به قدرت 500 اسب بخار) موجود در شهر واشنگتن، می‌توان مدلهایی از موج شکنهای اقیانوس با مقیاس یک چهارم را تحت تأثیر امواجی به ارتفاع 8ر1 متر قرار داد. مخزن آزمایشی دیگری در «مدل آبگیر دیوید تیلور» در کارد روک در مریلند، با ابعاد 108 در 72 متر، با عمق 5ر10 متر وجود دارد که در دو طرفش مولدهای موجی وجود دارد که به طور مستقل قطار موجهای متغیری ایجاد می‌کنند. به این ترتیب، انسان تقریباً توانسته است اقیانوس را برای مطالعه به خانه خود بیاورد.
به نظر می‌رسد که آینده‌ی تحقیق در زمینه‌ی امواج در گرو اصلاح ابزار اندازه گیری، انجام آزمونهای آماری، و باز تولید آزمایشگاهی امواج ناشی از باد و مرده موجها و نیز گونه‌های دیگر امواج که در سالیان اخیر کشف شده‌اند باشد، همچنین در گرو تکمیل حل مسأله تولید موج و جستجو برای اشکالی از امواج اقیانوس که هنوز کشف نشده‌اند و برخی از آنها ممکن است فقط در موقعیتهای نادری وجود داشته باشند است. درک کامل همه شکلهای امواج اقیانوس باید همچنان هدف این مطالعات باشد.