vandbølger

Vandbølger, fremadskridende forstyrrelser på overfladen af kanaler, vandløb, søer eller havet. Under en regelmæssig bølgebevægelse vil vandets dele (partikler) stort set kun bevæge sig i cirkler på stedet og ikke flyttes med bølgen. Bølgetoppens tilsyneladende fremadskridende bevægelse fremkommer, når vanddelene afløser hinanden successivt på toppen af cirkelbevægelsen.

En bølges opførsel afhænger af vandets inerti, som forsøger at fortsætte en påbegyndt bevægelse, af tyngdekraften og overfladespændingen, som forsøger at rette bølgen ud, og af vandets viskositet, der langsomt vil tappe bølgen for energi og til sidst få den til at forsvinde. Når tyngdekraftens indflydelse er størst, kaldes bølgerne tyngdebølger, mens små bølger, som er domineret af overfladespændingen, kaldes kapillarbølger. En stor sten, som kastes i en dam, vil typisk give anledning til tyngdebølger, mens en lille sten vil skabe kapillarbølger.

Vandbølger kan som andre bølger karakteriseres ved bølgelængden, defineret som afstanden mellem to bølgetoppe, fasehastigheden, som er den hastighed, hvormed en bølgetop bevæger sig, og bølgehøjden, også kaldet amplituden. Overgangen mellem tyngdebølger og kapillarbølger finder sted ved en bølgelængde på nogle få cm.

Når bølgelængden for tyngdebølger er betydelig større end vanddybden, vil fasehastigheden være uafhængig af bølgelængden, mens den vokser med bølgelængden i det modsatte tilfælde, et fænomen, der kaldes dispersion. I dette tilfælde vil gruppehastigheden for tyngdebølger, dvs. hastigheden af centret for et bølgetog af endelig længde, kun være ca. halvdelen af fasehastigheden, og man vil derfor hele tiden se bølgetoppene bevæge sig fremad i gruppen. Kapillarbølger har derimod en gruppehastighed, der er 50% større end fasehastigheden.

Ved jordskælv i havet kan der skabes enorme seismiske vandbølger (se tsunamier) med stor bølgelængde (100-200 km), forholdsvis lille amplitude (0,5 m) og stor hastighed (500 km/h). Disse massive bølger, som er næsten umærkelige på det åbne hav, forårsager store ødelæggelser, når de løber ind mod kyster.

Hvis forholdet mellem en bølges amplitude og dens bølgelængde vokser, vil der optræde ulineære effekter (se ulineære fænomener), som med tiden forandrer bølgeformen, selvom den oprindelig var regelmæssig. Bølgetoppene bliver mere spidse, der kan dannes skum, og bølgen kan brydes. Der findes desuden en speciel type bølge med stor amplitude, kaldet en soliton, som er i stand til at udbrede sig med uændret form gennem en kanal. Se bølger (oceane bølger).