Корабельні хвилі

Корабельні хвилі
070107-Konigssee-dramaticwake.jpg

Корабельні хвилі - вид хвиль на поверхні рідини, створюваних досить швидко рухаються по поверхні тілом. Відмінною особливістю корабельних хвиль є характерне розташування гребенів хвиль при спостереженні зверху (див. ілюстрацію).

Слід звернути увагу на три особливості корабельних хвиль:

  • гребені хвиль йдуть зовсім не паралельно цугу розбіжних хвиль, а як би виходять назовні
  • самі гребені мають вид не прямих відрізків, а дуг, вигинається назовні.
  • напрямок цуга хвиль становить приблизно постійний кут (19,5 ) з напрямком руху судна

Така поведінка корабельних хвиль пояснюється тим, що гравітаційні хвилі на воді (якими і є досить великі хвилі) мають законом дисперсії \ Omega \ sim \ sqrt {k} , З якого випливає, що фазова швидкість таких хвиль в два рази більше їх групової швидкості. Тіло, що рухається в деякому середовищі швидше швидкості поширення хвиль у цьому середовищі, концентровано випромінює хвилі в Маховська конусі, причому кут розчину цього конуса тим менше, чим більше число Маха (відношення швидкості руху тіла до швидкості поширення хвилі). У результаті виявляється, що кут між гребенями хвиль і напрямком руху корабля (який визначається фазовою швидкістю хвиль) буде більше, ніж кут розчину цуга хвиль, що розходяться від корабля.

Для пояснення другої властивості корабельних хвиль згадаємо, що з закону дисперсії для гравітаційних хвиль на воді також випливає, що довгі хвилі поширюються швидше коротких. Отже, чим більший ділянку поверхні вже зайнятий хвилями, тим швидше біжать хвилі далі. Коли швидкість поширення хвиль досягне швидкості руху корабля, то хвилі покинуть Маховський конус.