Trường THCS Bùi Thị Xuân Sóng biển Sóng biển là hiện tượng diễn ra ở lớp nước gần mặt biển. Sóng thường hình thành do gió và những hiệu ứng địa chất, và có thể di chuyển hàng nghìn kilomet trước khi đến đất liền. Kích cỡ sóng biến đổi từ những gợn sóng lăn tăn đến những cơn sóng thần cực lớn. Ngoài dao động thẳng đứng, các hạt nước trong sóng biển có một chút chuyển động theo phương ngang. Sóng biển là hiện tượng diễn ra ở lớp nước gần mặt biển. Sóng thường hình thành do gió và những hiệu ứng địa chất, và có thể di chuyển hàng nghìn kilomet trước khi đến đất liền. Kích cỡ sóng biến đổi từ những gợn sóng lăn tăn đến những cơn sóng thần cực lớn. Ngoài dao động thẳng đứng, các hạt nước trong sóng biển có một chút chuyển động theo phương ngang. Sự hình thành của sóng: Nguyên nhân chủ yếu cho sự hình thành của sóng là gió, có 3 yếu tố của gió ảnh hưởng đến sóng: - Tốc độ gió - Độ dài mặt mà trong đó nước chịu ảnh hưởng của gió - Thời gian nước bị gió thổi Tất cả những yếu tố trên góp phần tạo nên sóng với kích thước và hình dạng khác nhau. Giá trị của từng yếu tố càng lớn đều làm cho sóng lớn hơn. Sóng được đo bởi: - Độ cao (từ đỉnh đến chỗ lõm) - Bước sóng (khoảng cách giữa các đỉnh) - Chu kì sóng (khoảng thời gian giữa các ngọn sóng liên tiếp ở một điểm cố định) Các dạng của sóng: Sóng có nhiều dạng: - Sóng mao dẫn: Thường thấy trên mặt nước phẳng lặng bị sao động bởi hòn đá, chiếc lá, . Sóng này biến mất nhanh chóng khi tác nhân gây ra sóng ngừng hoạt động. Sóng này có bước sóng quá nhỏ nên có thể mô tả tốt nếu chỉ bằng hiệu ứng sức căng mặt ngoài. Ngoài ra khi 2 ngọn sóng loại này đâm vào nhau thì hiện tượng tuân theo nguyên lí chồng chập sóng, tức là các ngọn sóng không ảnh hưởng gì đến nhau, ở vị trí chồng chập xảy ra giao thoa. Bước sóng của sóng này vào cỡ Trong đó γ là suất căng mặt ngoài, ρ là khối lượng riêng. Với nước λ c = 1,7cm. - Sóng biển Dạng sóng này có kích thước lớn hơn, hình thành dưới tác dụng kéo dài của gió. Và tồn tại khá lâu sau khi gió kết thúc. Lực khôi phục sóng này là lực hấp dẫn. Ta thường nhiền thấy sóng biển vỡ tan thành bọt khi vào bờ. Đó là khi chân sóng không thể đỡ được ngọn sóng. Hiện tượng này xảy ra mỗi khi sóng đi vào vòng nước nông hơn, hoặc khi 2 ngọn sóng đâm vào nhau (đây là điểm khác nhau giữa sóng biển và sóng mao dẫn). Trang 1 Trường THCS Bùi Thị Xuân Khoa học về sóng biển Sóng biển là sóng cơ học lan truyền giữa mặt phân cách của nước và không khí, lực khôi phục của dao động này là lực hấp dẫn. Khi gió thổi, áp suất và ma sát làm xáo động bề mặt. Trong trường hợp sóng biển, các hạt ở gần mặt nước chuyển động theo một đường tròn, do đó sóng này là sự kết hợp của sóng dọc và sóng ngang. Khi sóng lan truyền trong vùng nước nông (độ sâu nhỏ hơn nửa bước sóng), quỹ đạo của các hạt nước bị nén thành dạng elip . Khi biên độ sóng tăng lên, quỹ đạo của hạt nước không còn là đường kín nữa mà sau mỗi chu kì chúng bị dịch về phía trước một ít, hiện tượng này gọi là dịch chuyển Stokes. Đường kính quỹ đạo các hạt giảm khi độ sâu ngày càng tăng và ở độ sau cỡ nửa bước sóng, quỹ đạo này co lại gần như một điểm. Vận tốc sóng được xấp xỉ tốt bằng phương trình: c: vận tốc pha λ: bước sóng Trang 2 Trường THCS Bùi Thị Xuân d: độ sâu Ở nơi nước sâu d>> (1/2)λ, c xấy xỉ . Điều này cho thấy vận tốc pha của sóng phụ thuộc vào bước sóng. Khi sóng đi vào vùng nước nông, do ma sát, phần nước cang thấp di chuyển càng chậm dẫn tới các lớp nước lướt trên nhau, sóng bị vỡ, với những con sóng lớn ta có thể thấy sóng đổ xuống rất đẹp (niềm đam mê của những người yêu lướt sóng). Ngoài những sóng thông thường trên, sóng thần là một con quái vật của tự nhiên, nó có thể cao đến 30 m. Sóng thần hình thành do động đất, những vụ nổ trong lòng đại dương hoặc một vụ va chạm với thiên thạch, . DucHP(P&Yclub) (Theo Wikipedia-English) Tại sao bầu trời màu xanh? Ánh sáng phát ra từ mặt trời bao gồm nhiều màu sắc, mỗi màu lại có một sóng ánh sáng khác nhau. Bầu khí quyển tác động tới mỗi màu ánh sáng xuyên qua khi sóng của nó chạm vào phân tử, các giọt nước nhỏ và những mẩu bụi. Ánh sáng màu xanh dương có sóng ngắn nên các phân tử trong không khí phán tán đi nó đi xung quanh, làm cho bầu trời có màu xanh dương. Ánh sáng đỏ có sóng ánh sáng dài hơn, vì thế hoạt động mạnh hơn và không bị phân tán đi nhiều như thế. Trang 3 Trường THCS Bùi Thị Xuân Bầu trời lúc hoàng hôn có màu đỏ là bởi vào buổi tối, ánh sáng đi xuyên qua bầu khí quyển dày hơn để tới mắt người và chỉ có ánh sáng đỏ mới lọt qua được. Mặt trăng không phản chiếu ánh sáng Phải chăng Edward Munch đã đãng trí khi bỏ quên ánh sáng phản chiếu của trăng trong nhiều bức tranh của ông? Không, ông đã tuân theo các quy luật quang học. Edward Munch (1863-1944), họa sĩ tiên phong của trường phái biểu hiện trong hội họa, ngay từ khi mới khởi nghiệp vào cuối thế kỷ XIX, đã để lại rất nhiều bức tranh in đậm nỗi buồn và hoài niệm như: Đứa trẻ ốm, Tiếng kêu, Đêm . Đây đều là những bức tranh khá nổi tiếng và gây được sự chú ý nhất định. Tuy nhiên, phải bước sang thế kỷ XX, ông mới đạt đến “thời hoàng kim” của mình. Thời kỳ này tranh của ông sống động và mạnh mẽ hơn, mà điển hình là bức Thiếu nữ trên bờ đê. Ông vẽ cảnh này trong mùa hè năm 1901 ở Asgardstrand, một bãi tắm ở bờ Tây của Vịnh Oslo. Năm 1933, giám đốc Trung tâm triển lãm mỹ thuật Quốc gia Oslo đã coi bức Thiếu nữ trên bờ đê là “bức tranh lớn nhất và nổi tiếng nhất trong các bức tranh của Munch”. Bức tranh đặt ra hai câu hỏi khó cho các nhà thiên văn học. Thiên thể được vẽ bên trái bức tranh là Mặt trăng hay Mặt trời? Lúc bắt đầu mọc hay lúc đang lặn? Hay phải chăng đó là Mặt trời giữa đêm? Và tại sao người ta không thấy ánh sáng phản xạ của thiên thể này xuống mặt nước? Donald Olson và các đồng nghiệp của ông tại ĐH Texas đã tìm ra câu trả lời. Mặt trời mọc giữa đêm bị loại ngay từ đầu, bởi Asgardstrand nằm ở phía Nam của Bắc Cực. Ở khu vực này, vào thời điểm hạ chí, Mặt trời không xuất hiện. Còn về câu hỏi đó là Mặt trăng hay Mặt trời, một số người bảo đó là Mặt trăng, nhưng một số người lại khẳng định đó là Mặt trời. Vậy chỉ còn cách đến tận nơi họa sĩ đã từng vẽ bức tranh. Các nhà thiên văn học đã dễ dàng tìm thấy chỗ Munch đặt giá vẽ, và họ đã đưa ra được rất nhiều thông số. Họ đã chứng tỏ rằng Munch đã vẽ một thiên thể mà ông nhìn thấy ở một phương vị 63 độ. Các thiên thể nhìn thấy được trong vùng trời này, nhìn từ Asgardstrand có một độ lệch (góc giữa một vật và xích đạo Mặt trời) khoảng -18 đến – 20 độ. Kết quả là, thiên thể không thể là Mặt trời (vì Mặt trời luôn nằm ở phía Bắc của xích đạo Mặt trời vào mùa hè, nghĩa là có độ lệch dương). Thiên thể được vẽ vì vậy phải là Mặt trăng. Bây giờ chúng ta còn cần phải giải thích tại sao Mặt trăng không toả ánh sáng xuống mặt nước vịnh Oslo? Một số người đã đưa ra cách giải thích rằng Mặt trăng mà họa sĩ vẽ chỉ mang tính tượng trưng. Thực tế hoàn toàn không phải như vậy. Khi vẽ bức tranh này, Munch ngồi cách mặt nước 3,4 mét và tầm nhìn của ông hướng xuống phía dưới bức tường bao quanh nhà màu trắng phía trên đầu các cô gái. Ngôi nhà dưới trăng cách chỗ họa sĩ ngồi vẽ 100 mét và cao hơn mặt nước biển 15 mét. Hình minh họa bên cho chúng ta biết rằng đường thẳng nối họa sĩ với mái nhà tạo thành một góc 6,6 độ so với đường chân trời. Hình ảnh của mái nhà như vậy được nhìn thấy dưới mặt nước biển 15 mét, tức là 18,4 mét (15+3,4) Trang 4 Trường THCS Bùi Thị Xuân “dưới” đường chân trời của họa sĩ (tức là với một góc 10,4 độ). Bằng tính toán người ta có thể xác định được rằng Mặt trăng được nhìn ở góc 8 độ phía trên đường chân trời, tức là phía trên ngôi nhà. Phản ảnh của Mặt trăng cũng sẽ phải được nhìn ở góc tương tự, nhưng hướng nhìn này đã bị phản ảnh của ngôi nhà choán mất. Như vậy, bóng trăng không thể xuất hiện. Hiện tượng này cũng giải thích tại sao mái nhà và phản ảnh của nó không giống nhau. Mặc dù cuộc sống của Munch phải trải qua đầy những bi kịch nhưng như chúng ta vừa thấy ông không vì thế mà đánh mất khả năng suy xét. Chú thích hình vẽ: Các định luật về phản xạ giải thích tại sao không có bóng trăng xuống mặt nước. Họa sĩ ngồi cao hơn mặt nước biển 3,4 mét. Vì Mặt trăng nằm ở khoảng cách (gần như) vô hạn, nên góc phản xạ trong nước bằng với đường chân trời (màu đỏ) của người quan sát. Tuy nhiên, hình ảnh được phản chiếu của ngôi nhà, được nhìn dưới một góc độ khác với góc mà ngôi nhà thật tạo thành, đã khiến họa sĩ không thấy Mặt trăng tỏa bóng xuống nước. evergreen (Theo Tia sáng) Trang 5 . ngọn sóng đâm vào nhau (đây là điểm khác nhau giữa sóng biển và sóng mao dẫn). Trang 1 Trường THCS Bùi Thị Xuân Khoa học về sóng biển Sóng biển là sóng. thường nhiền thấy sóng biển vỡ tan thành bọt khi vào bờ. Đó là khi chân sóng không thể đỡ được ngọn sóng. Hiện tượng này xảy ra mỗi khi sóng đi vào vòng nước