Quando da praia observamos o mar, é possível notar dois tipos diferentes de ondas: as ondulações nas zonas mais distantes da praia e a de rebentação, próxima à orla.
As ondas são, basicamente, distúrbios (denominados oscilações) na superfície da água, que se podem formar em todos os tipos de corpos de água como mares, oceanos, rios e até lagos.
Sabemos, da física, que a onda não transporta matéria, apenas energia – à exceção das ondas do mar que se propagam nos locais muito rasos. Por outras palavras, os fenómenos ondulatórios transmitem energia através da matéria (moléculas de água), sendo que as partículas materiais apenas giram, ou oscilam, para a frente e para trás, ou para cima e para baixo (movimento orbital), transmitindo energia de uma partícula a outra. Assim, a água da superfície nunca viaja, mas a energia transmite-se, se não for obstruída por um qualquer obstáculo.
Uma onda ideal (sinusoidal) apresenta partes altas (cristas) e baixas (cavas). A diferença de altitude entre cristas e cavas é a altura da onda (H). A distância horizontal entre 2 pontos homólogos consecutivos é o comprimento de onda (L). A relação entre comprimento e altura chama-se declive da onda (H/L). O tempo que demora a passar uma onda completa é o período (T). Frequência (f) é o número de cristas que passa num dado ponto num minuto. É igual a 60/T.
Figura 1: Princípios básicos da onda.
Como se formam as ondas do mar?
São vários os tipos de ondas que existem, tal como as forças que as provocam que, também, são diferentes. A causa mais comum é o vento. As ondas provocadas pelo vento, também conhecidas como ondas de superfície, formam-se devido ao atrito entre ele e a água da superfície.
Quando o vento sopra, a superfície do mar exerce força gravitacional na camada inferior do vento. Essa, por sua vez, exerce atração sobre a camada acima dela, até atingir a camada superior.
Com a atração gravitacional sendo diferente em cada camada, o vento move-se a uma velocidade diferente. A camada superior cai, formando um movimento circular. Isso cria uma pressão, na superfície da água, para baixo na frente e uma pressão para cima na parte de trás, causando a onda.
À medida que estas ondas se desenvolvem, a superfície do mar ganha um aspeto irregular, o que permite uma maior exposição ao vento e uma maior transferência de energia do vento para a água.
Quando a causa é o vento, podemos estar em presença de ondas livres e forçadas. As forçadas são mantidas pelo vento, de tal forma que as suas características estão adaptadas a ele. Nas ondas livres, a movimentação dá-se de acordo com os ventos na área de origem, mesmo não existindo uma força que as mantenha em movimento. Além disso, dado que o vento é variável, há sempre vários sistemas de ondas criados em cada área de origem (ou passagem).
Existem, ainda, outras forças geradoras de ondas: a atração gravitacional do sol e da lua sobre a Terra, condições climatéricas severas, como furacões, tufões e tornados, além de outras calamidades naturais, que incluem terramotos, deslizamentos de terra e erupções vulcânicas.
As ondas são classificadas, basicamente, de acordo com sua formação, fonte de energia e comportamento. Vejamos os diferentes tipos de ondas do mar e como elas se formam.
Ondas de águas profundas, de águas rasas e de transição
A velocidade das ondas depende de vários fatores, sendo os dois mais importantes a profundidade e o comprimento de onda. Ondas em locais profundos têm uma velocidade proporcional à raiz quadrada do comprimento de onda. Podemos dizer, então, que quanto maior o comprimento de onda, maior será a sua velocidade de propagação. Já em águas mais rasas, a velocidade de propagação da onda é proporcional à raiz quadrada da profundidade.
A onda que provém de um local profundo perde velocidade ao se deslocar para um local mais raso. Como a frequência permanece igual, a perda de velocidade ocasiona uma diminuição do comprimento de onda e é acompanhada por um aumento da amplitude.
Ondas de águas profundas ocorrem quando a profundidade é maior do que a metade do comprimento de onda, não sendo afetadas pelos fundos oceânicos. São longas e viajam em linha reta, tendo energia suficiente para percorrer distâncias muito longas. A principal causa é a energia eólica.
Ondas de águas baixas (shallow water waves) ocorrem quando a profundidade é inferior a 1/20 do comprimento de onda. Incluem-se nesta categoria as ondas geradas pelo vento quando se aproximam da linha de costa, além das ondas de maré geradas pela atração do Sol e da Lua. Ao contrário das de águas profundas, a velocidade da onda não tem nada a ver com o comprimento de onda, sendo aquela função da profundidade da água.
De entre elas podemos considerar as ondas de maré e os tsunamis. As primeiras são causadas pelas forças astronómicas, como a atração gravitacional do sol e da lua sobre a água do oceano. Podemos considerar a sequência de marés altas e baixas como a travessia de uma onda com um período de 12 horas.
O Tsunami é uma palavra de origem japonesa, pois o Japão é, possivelmente, o país mais frequentemente afetado por este tipo de fenómeno.
A maioria dos tsunamis (cerca de 80%) resulta de terramotos submarinos de grande escala. Os 20% restantes são gerados por deslizamentos de terra submarinos, colapsos de grandes massas de gelo, erupções vulcânicas e até impactos de meteoritos. São ondas que viajam a grande velocidade e, por isso, são altamente perigosas e devastadoras.
São considerados ondas de águas rasas, porque um comprimento de onda típico de tsunami tem várias centenas de quilómetros de comprimento, digamos 400 milhas, por exemplo, enquanto a parte mais profunda do oceano tem 7 milhas de profundidade – logo, a profundidade é obviamente inferior a 1/20 do comprimento de onda, conforme descrito acima.
Ainda dentro das águas rasas podemos considerar as ondas de empolamento (storm surge). Os centros de baixa pressão são acompanhados por um empolamento da superfície da água, que acompanha o movimento da depressão. Quando a tempestade se aproxima da costa a parte desse empolamento onde os ventos se dirigem para o lado da terra produz uma subida do nível do mar que afeta a linha de costa. Podem ser altamente destrutivas nas costas baixas, sobretudo se coincidirem com uma preia-mar.
Sucedem ondas de transição quando a profundidade é inferior a metade do comprimento de onda, embora superior a 1/20. A sua velocidade é governada, tanto pelo comprimento de onda como pela profundidade. São exemplo, as ondas costeiras, cujo comprimento é menor que a profundidade da água em que entram, o que lhes diminui a velocidade. Isso resulta na diminuição do comprimento de onda e aumento na altura, eventualmente, fazendo quebrar a onda.
Ondas de rebentação
Quando as ondas se aproximam da costa, o seu perfil é alterado pela resistência oferecida pela inclinação do fundo do mar. O fundo obstrui o movimento da base (ou cavado) da onda, enquanto a parte superior (ou crista) continua a propagar-se à sua velocidade normal. Por isso, a onda começa a inclinar-se para a frente, à medida que se aproxima, gradualmente, da costa.
No ponto em que a razão de inclinação da onda atinge 1:7, a crista ultrapassa o vale de movimento lento e todo o perfil da onda colapsa sobre si mesmo, formando uma onda de rebentação.
Figura 2: Ondas de rebentação
A vaga mais vulgar é a vaga por derramamento (spilling breaker). Esta resulta de um declive relativamente suave do fundo, que extrai a energia da onda, mais gradualmente, produzindo uma massa turbulenta de ar e água, que escorre na frente da onda, em vez de encaracolar no topo.
Nas vagas em voluta (plunging breaker) a crista da onda adianta-se muito em relação à sua base e desaba por falta de apoio. Este tipo de vaga forma-se em praias com um declive moderado.
Se o declive da praia e a altura da onda forem muito acentuados, a onda quebra sobre a forma de grandes rolos ou vagalhões (surging breakers). É o que acontece com as vagas de tempestade.
As ondas de colapso são uma mistura de ondas em voluta e de grande rolo. A crista quebra, completamente, e o perfil inferior fica alinhado verticalmente e colapsa, transformando-se em águas revoltas.
Ondas descomunais ou traiçoeiras (Rogue Waves)
Figura 3: Ondas descomunais (rogue waves)
Um dos mistérios dos oceanos são as causas das ondas descomunais. São ondas maciças que podem atingir o equivalente a 10 andares de altura (cerca de 30m). Resultam de raras coincidências devidas ao que chamamos de interferência construtiva. No oceano aberto, uma onda em cada 23 terá mais do dobro da altura média. Uma em cada 1175 terá uma altura 3 vezes maior e uma em cada 300.000, quatro vezes maior. As hipóteses de ondas realmente monstruosas são raras (uma em biliões) mas acontecem!
São mais frequentes a sotamar de ilhas ou baixios e onde ondas de tempestade chocam contra fortes correntes marítimas, tal como na costa SE de África, onde as ondas de tempestade se deslocam para NE e chocam com a corrente das Agulhas, vinda de NE.
A onda gigante do Canhão da Nazaré
O fenómeno adjacente à geração de ondas gigantes no promontório da Nazaré advém de 3 características distintas no comportamento das ondas:
A refração das ondas, caracterizada por se arquearem e os seus comprimentos se tornarem mais curtos quando "sentem o fundo" ao aproximar-se da linha de costa. É raro que o ângulo de aproximação à praia seja exatamente 90°, por isso, alguns sectores começarão a "sentir o fundo" mais cedo e atrasar-se-ão em relação ao resto da onda. Disso resulta uma curvatura da frente da onda que se designa como refração da onda.
A difração pode definir-se como o encurvar das ondas à volta de objetos. Permite que a ondulação penetre nos portos e por detrás de barreiras. A difração acontece porque qualquer ponto de uma onda pode ser uma fonte a partir da qual a energia se propaga noutras direções.
Nem toda a energia das ondas é consumida após esbarrarem contra a linha de costa. Uma parede vertical, tal como um promontório, pode refletir a ondulação de volta para o oceano, com pouca perda de energia. A reflexão das ondas nas barreiras costeiras ocorre segundo um ângulo inverso ao ângulo de incidência. Quando as duas massas que seguem sentidos inversos se encontram, teoricamente, podem resultar atingir o dobro da altura da onda incidente inicial.
Figura 4: O canhão da Nazaré
A ondulação do largo que chega à zona costeira propaga-se mais rápido sobre o Canhão da Nazaré, onde a água é mais profunda, do que na plataforma continental adjacente, onde a água é, relativamente, pouco profunda. Esta diferença na propagação da onda em razão da profundidade provoca a refração da onda, criando zonas onde partes distintas da mesma convergem, embora com alturas e velocidades diferentes. Esta convergência potencia a energia da onda, o que se traduz numa amplificação da mesma.
Por outro lado, a orientação do canhão e o modo como ele intersecta a linha de costa, permitem a alteração das correntes que a própria ondulação cria junto à costa, o que, em certos períodos, proporciona um mecanismo adicional de difração para a amplificação da onda.
O efeito combinado destes processos aumenta, significativamente, a altura da onda, que pode atingir valores três a quatro vezes superiores aos registados ao largo.
MUITO BOM CAPITÃO, OBRIGADO PELO TRABALHO
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