موجة الجاذبية المنخفضة

الموجات تحت الجاذبية هي موجات جاذبية سطحية بترددات أقل من موجات الرياح - تتكون من كل من بحر الرياح والانتفاخ - وبالتالي تتوافق مع جزء من طيف الموجة أقل من الترددات المتولدة مباشرة عن طريق الضغط من خلال الرياح.

الموجات تحت الجاذبية هي موجات جاذبية سطحية تتولد من موجات محيطية ذات فترات أقصر. وتكون سعة هذه الموجات أكثر أهمية في المياه الضحلة، لا سيما على طول السواحل التي تتعرض لموجات رياح عالية السعة وطويلة الفترة، بالإضافة إلى أمواج المحيط . وتتميز موجات الرياح وأمواج المحيط بقصر فتراتها، حيث تتراوح فتراتها السائدة عادةً بين ثانية واحدة و25 ثانية. في المقابل، تتراوح الفترة السائدة للموجات تحت الجاذبية عادةً بين 80 و300 ثانية، ^{[ 1 ]} وهي قريبة من الفترات النموذجية لأمواج التسونامي ، التي تشترك معها في خصائص انتشار مماثلة، بما في ذلك السرعات العالية جدًا في المياه العميقة. وهذا ما يميز الموجات تحت الجاذبية عن موجات الجاذبية المحيطية العادية ، التي تتولد بفعل الرياح المؤثرة على سطح البحر، وتكون أبطأ من سرعة الرياح المولدة لها.

بغض النظر عن تفاصيل آلية توليدها، التي نناقشها أدناه، فإن موجات الجاذبية المنخفضة هي هذه التوافقيات الفرعية لموجات الجاذبية الساقطة. ^{[ 2 ]}

من الناحية الفنية، تعتبر موجات الجاذبية المنخفضة مجرد فئة فرعية من موجات الجاذبية، وتشير إلى جميع موجات الجاذبية التي تزيد فتراتها عن 30 ثانية. قد يشمل ذلك ظواهر مثل المد والجزر وموجات روسبي المحيطية ، ولكن الاستخدام العلمي الشائع يقتصر على موجات الجاذبية التي تتولد عن مجموعات من موجات الرياح.

يبدو أن مصطلح "موجة الجاذبية المنخفضة" قد صاغه والتر مونك في عام 1950. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

يمكن تفسير انتقال الطاقة من موجات الرياح القصيرة إلى موجات الجاذبية المنخفضة الطويلة بعمليتين رئيسيتين، وكلاهما مهم في المياه الضحلة وفي حالة موجات الرياح الشديدة. العملية الأكثر شيوعًا هي التفاعل التوافقي الفرعي لسلاسل موجات الرياح، والذي لاحظه مونك وتوكر لأول مرة، وشرحه لونغيت-هيغينز وستيوارت. ^{[ 5 ]} ولأن موجات الرياح ليست أحادية اللون، فإنها تشكل مجموعات. ويؤدي انجراف ستوكس الناتج عن هذه الموجات المتجمعة إلى نقل كميات أكبر من الماء حيث تكون الموجات في أعلى مستوياتها. كما تدفع الموجات الماء بطريقة يمكن تفسيرها كقوة: تباعد إجهادات الإشعاع. وبدمج قانوني حفظ الكتلة والزخم، قدم لونغيت-هيغينز وستيوارت، بثلاث طرق مختلفة، النتيجة المعروفة الآن. وهي أن متوسط ​​مستوى سطح البحر يتذبذب بطول موجي يساوي طول المجموعة، حيث يكون منخفضًا عند أعلى مستويات موجات الرياح، ومرتفعًا عند أدنى مستوياتها. يتناسب تذبذب سطح البحر هذا طرديًا مع مربع سعة الموجة القصيرة، ويصبح كبيرًا جدًا عندما تقترب سرعة المجموعة من سرعة أمواج المياه الضحلة. تتغير تفاصيل هذه العملية عندما يكون قاع البحر مائلًا، وهو ما يحدث عادةً بالقرب من الشاطئ، لكن النظرية تُجسّد التأثير المهم، الذي يُلاحظ في معظم الظروف، وهو أن أعلى مستوى للمياه في هذه "الضربة الارتطامية" يصل مع الأمواج ذات السعة الأدنى.

اقترح غراهام سيموندز وزملاؤه لاحقًا عملية أخرى. ^{[ 6 ]} ولتفسير بعض الحالات التي لم تتعارض فيها هذه المرحلة من الأمواج الطويلة والقصيرة، اقترحوا أن موقع خط تكسر الأمواج في منطقة الأمواج المتكسرة، والذي يتحرك نحو المياه العميقة عندما تكون الأمواج أعلى، يمكن أن يعمل كعامل مولد للأمواج. ويبدو أن هذا تفسير جيد على الأرجح لتوليد الأمواج تحت الجاذبية على الشعاب المرجانية.

في حالة الشعاب المرجانية، تتحدد فترات الجاذبية المنخفضة من خلال الرنين مع الشعاب المرجانية نفسها. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

يُعتقد أن موجات الجاذبية المنخفضة هي آلية توليد وراء موجات التسلل ، وهي موجات كبيرة بشكل غير عادي وطويلة الأمد تتسبب في اندفاع المياه بعيدًا عن الشاطئ، وقد تسببت في مقتل عدد من الأشخاص في شمال غرب المحيط الهادئ بالولايات المتحدة . ^{[ 9 ]}

لوحظ أن موجات الجاذبية المنخفضة المتولدة على طول ساحل المحيط الهادئ لأمريكا الشمالية تنتشر عبر المحيط إلى القارة القطبية الجنوبية ، ومن هناك تصطدم بجرف روس الجليدي . تتطابق تردداتها بشكل أوثق مع الترددات الطبيعية للجرف الجليدي، وتُحدث حركةً ذات سعة أكبر للجرف الجليدي مقارنةً بحركة الأمواج الثقالية المعتادة في المحيط. علاوة على ذلك، لا تتأثر هذه الموجات بالجليد البحري كما هو الحال مع الأمواج الثقالية المعتادة. ونتيجةً لذلك، تُسبب هذه الموجات انحناءً في الجروف الجليدية العائمة، مثل جرف روس الجليدي؛ ويُسهم هذا الانحناء بشكل كبير في تفكك الجرف الجليدي. ^{[ 2 ] [ 10 ]}

• ديناميكيات مورفولوجيا السواحل