Seiša

Seiša – vandenyje susiformavusi stovinčioji banga. Terminas pirmą kartą paminėtas 1890 metais šveicarų hidrologo François-Alphonse Forel, jam betyrinėjant Ženevos ežero (Šveicarija) vandens lygio kitimą.^[1] Šveicarų kalbos prancūziško dialekto žodis „seiche“ reiškia „siūbuoti pirmyn ir atgal“. Šiuo terminu gana ilgai vadinti tik Alpių ežeruose vykstantys vandens lygio svyravimai. Šiuo metu terminas vartojamas visame pasaulyje apibrėžti stovinčiajai bangai vandenyje.

Seišos dažniausiai formuojasi uždaruose vandens telkiniuose: dideliuose nepratakiuose ežeruose ar antropogeninės kilmės vandens talpyklose. Kartais jos priverčia svyruoti visą vandens masę, tačiau pasitaiko, jog seiša formuojasi tiesiog ežero įlankoje. Palanki terpė yra ir iš dalies uždari vandens telkiniai: tai mažai pratakūs ežerai, jūros, fiordai, uostai ir net upės. Dideliu seisminiu aktyvumu pasižyminčiose pasaulio vietose stovinčiosios bangos gali susiformuoti net visuomeniniuose baseinuose. Pavyzdžiui, 1994 metais įvykęs „Northridge“ žemės drebėjimas Kalifornijoje paskatino siūbuoti daugelį Pietų Kalifornijos visuomeninių baseinų, o 1964 metais Aliaską sudrebinęs galingas žemės drebėjimas stovinčiąsias bangas sukėlė gana toli nuo epicentro – Puerto Riko baseinuose [1] Archyvuota kopija 2009-09-01 iš Wayback Machine projekto..

Seišinės bangos bei kiti banginiai reiškiniai: (ilgaperiodinės ir vidinės bangos, potvynių ir atoslūgių bangos) kaip ir įprastinės vėjinės bangos formuojasi ir Baltijos jūroje. Neretai seišos sukelia įvairių pavojų, palieka neigiamas pasekmes. Manoma, kad gali iškilti grėsmė navigacijai, gali nukentėti prieplaukų valtys, molai, įvairūs krantuose esantys įrenginiai. Iškyla potvynių pavojus krantiškajai bendruomenei, kadangi dažnai seišos smogia nepranašautos. Seišos labai pavojingos krante esantiems žmonėms. 1954 metais liepos 26 dieną viename Čikagos ežere susiformavo 40 km ilgio, 2,44 m bangos aukščio seiša, kuri nusinešė aštuonių žvejų gyvybę.^[2] 1995 metais liepos 13 dieną JAV Aukštutiniame ežere staiga atsitraukė kranto vanduo ir 15-kai minučių ore ant savo lynų kaboti paliko valtis, kurios buvo prišvartuotos prie uosto. Visa tai sukėlė susiformavusi seiša, kurios amplitudė buvo apie 1 m.^[3]

Seišas generuojantys faktoriai

Ilgai viena kryptimi virš vandens paviršiaus pūtusio vėjo staigus krypties pasikeitimas arba staigi slėgio kaita. Dėl vėjo ar slėgio veiklos vienoje vandens talpyklos pusėje gali susikaupti vandens perteklius. Nurimus vėjui arba pasikeitus slėgiui gravitacija siekia grąžinti vandenį į hidrostatinę pusiausvyrą.
Žemės drebėjimai gali sukelti seismines seišas net ir upėse, kai seisminės bangos kerta jas. Nuošliaužos bei nuogriuvos, sujudindamos vandens masę, taip pat gali suformuoti tokio tipo vandens judesius.
Pasitaiko atvejų, kai seišas sukelia cunamiai. Pavyzdžiui, 1946 metais Havajuose cunamio sukelta seiša pasiekė net 14 metrų bangos aukštį ir nusinešė 159 žmonių gyvybę). Nurimus cunamiui susiformavusios stovinčiosios bangos gali išlikti dar keletą dienų.
Stovinčiąsias bangas sukelti gali ir įvairi antropogeninė veikla.

Fizikinė dalis

Stovinčioji banga (juoda linija), pavaizduota kaip dviejų priešingomis kryptimis sklindančių bangų suma (raudona ir mėlyna). Raudoni taškai žymi mazgus. Sritys, kur bangos amplitudės didžiausios, vadinamos pūpsniais.

Seiša (stovinčioji banga vandenyje) susidaro rezonanso metu, kai persikloja (interferuoja) dvi bėgančios viena priešais kitą sinusinės bangos, kurių dažnis ir amplitudė vienodos. Seišos elementai – tai mazgai ir pūpsniai. Mazgas – tai sritis, kur didžiausia vandens dalelių slinktis vyksta horizontalia kryptimi, o mažiausia – vertikalia. Pūpsnyje priešingai – maksimali vandens dalelių slinktis vyksta vertikalia kryptimi, minimali – horizontalia. Stovinčioji banga energijos neperneša. Kadangi vertikalia kryptimi juda pūpsnių srities dalelės, tai jose sukaupta daugiausiai energijos. Ilgiausias seišos periodas T (sekundėmis) uždarame stačiakampiame (L >> h) (čia: L – baseino ilgis, h – vidutinis gylis) vandens baseine apskaičiuojamas pagal Meriano formulę ^[4]

T={\frac {2L}{\sqrt {gh}}}

čia: L – ežero ilgis (m); g – laisvojo kritimo pagreitis (m/s²); h – vidutinis gylis ežere (m). Jei stovinčiąją bangą sudaro n mazgų (n > 1), tuomet bangos periodas bus n kartų trumpesnis.

Ežero įlankoje susidariusios seišos periodas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

T={\frac {4L}{\sqrt {gh}}}

čia: L – įlankos ilgis (m); g – laisvojo kritimo pagreitis (m/s²); h – vidutinis gylis įlankoje (m). Šiuo atveju seišos mazgas yra linijoje, kuri skiria įlanką nuo pagrindinės (giliosios) ežero dalies, todėl įlankos ilgis lygus ketvirtadaliui bangos ilgio. Jeigu įlanka nedidelė, tai šis periodas bus daug mažesnis už visą ežerą apimančios seišos.

Seišų klasifikacija

1. Pagal mazgų skaičių

vienamazgės;
dvimazgės;
trimazgės ir t. t.

2. Pagal seišos ir ežero ašių tarpusavio padėtį

išilginės seišos - jų ašys sutampa su ilgąja ežero ašimi;
skersinės seišos - ašys sutampa su trumpąja ežero ašimi.

Kadangi stovinčioms bangoms galioja superpozicijos principas, įmanoma, kad išilginės ir skersinės seišos egzistuotų vienu metu. Tokiu atveju uždarame L ilgio ir B pločio vandens baseine susidariusios atstojamosios bangos periodas T apskaičiuojamas pagal formulę:

T={\frac {2L}{\sqrt {gh}}}(a^{2}m^{2}+n^{2})^{-1/2}

čia: L – ežero ilgis (m); h – vidutinis gylis ežere (m); a = L/B; g – laisvojo kritimo pagreitis (m/s²);m ir n – mazgų skaičius atitinkamai skersinėse ir išilginėse bangose.

3. Pagal genezę

Paviršinės (barotropinės) seišos: išbalansuoto vandens masę į pusiausvyros padėtį grąžinanti jėga yra proporcinga tankio tarp vandens ir oro skirtumui. Paviršinės seišos pasižymi mažomis amplitudėmis (dažniausiai iki keleto centimetrų, rečiau siekia metrą), trumpais periodais (nuo keleto minučių iki valandos) bei dideliais bangų greičiais;
Vidinės (baroklininės) seišos: šiam tipui formuotis būtina vandens stratifikacija. Į pusiausvyros padėtį grąžinanti jėga proporcinga ežero epilimniono ir hipolimniono tankių skirtumui. Vidinės seišos pasižymi ypač didelėmis amplitudėmis (iki keleto metrų), mažesniais bangų greičiais, palyginti ilgais periodais (nuo keleto valandų iki keleto parų).

4. Dikrotinės seišos

Atskirai išskiriamos dikrotinės seišos - tai gana sudėtingos struktūros seišos, atsirandančios dėl keleto seišų su skirtingu mazgų skaičiumi interferencijos ir rezonanso, dėl to turinčios dvigubuosius pūpsnius.^[5]

Taip pat skaitykite

Šaltiniai

↑ Darwin, G. H. (1898). The Tides and Kindred Phenomena in the Solar System. London: John Murray.. See pp. 21–31.
↑ Illinois State Geological Survey. Seiches: Sudden, Large Waves a Lake Michigan Danger. Archyvuota kopija 2008-07-08 iš Wayback Machine projekto. Nuoroda tikrinta on 2008-01-31.
↑ Ben Korgen. Bonanza for Lake Superior: Seiches Do More Than Move Water. Archyvuota kopija 2011-09-28 iš Wayback Machine projekto. Nuoroda tikrinta on 2008-01-31
↑ http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Merian%27s+formula">Merian's formula
↑ Welch Paul S. (1952). Lymnology, (http://www.archive.org/stream/limnology030682-mbp/limnology030682mbp_djvu.txt)

[1] Darwin, G. H. (1898). The Tides and Kindred Phenomena in the Solar System. London: John Murray.. See pp. 21–31.

[2] Illinois State Geological Survey. Seiches: Sudden, Large Waves a Lake Michigan Danger. Archyvuota kopija 2008-07-08 iš Wayback Machine projekto. Nuoroda tikrinta on 2008-01-31.

[3] Ben Korgen. Bonanza for Lake Superior: Seiches Do More Than Move Water. Archyvuota kopija 2011-09-28 iš Wayback Machine projekto. Nuoroda tikrinta on 2008-01-31

[4] ttp://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Merian%27s+formula">Merian's formula

[5] Welch Paul S. (1952). Lymnology, (http://www.archive.org/stream/limnology030682-mbp/limnology030682mbp_djvu.txt)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]