Море как электромагнитная волна

          Море – энергия в чистом виде. Когда оно спокойно, линия соединения воды и суши – ровная, гладкая, движение воды из глубины к берегу, как переток энергии от источника (глубины) к приёмнику (берегу) плавный, как в линии без потерь. В практической электротехнике это бывает в режиме согласованной нагрузки, когда волновое (внимание, термин физический, что ни на есть электромагнитный) сопротивление приёмника равно волновому сопротивлению линии.

           Волновое сопротивление береговой линии определяется рельефом дна и грунтом. Если это ровный песчаный или мелкогалечный пологий берег, то вода мягко вливается без гребней и завихрений, не прибой, а объятия. Побережье благодарно, без отражений и преломлений принимает в себя эту энергию.

          Если же берег скалистый и обрывистый, то море не может спокойно отдать себя суше, столкновения неизбежны даже в полный штиль. Это аналогично случаю нарушения электромагнитной совместимости электропередачи и нагрузки.

       Но ветер добавляет энергии источнику, и к берегу в открытом море стремятся ровные синусоиды волн. Издалека гребней и впадин (положительных и отрицательных максимумов) почти не видно, поверхность выглядит почти гладкой и серебрится зеркальной амальгамой, лишь слегка тронутой патиной.

          Но избыточная для берега (для потребителя) энергия уже не может быть полностью принята. И вот падающая волна в зависимости от фазы (угла атаки относительно береговой линии) отражается полностью или частично с тем же знаком, и тогда возникают белые гребни, или с противоположным знаком, тогда падающая и отраженная волна практически гасят энергию друг друга, и линия прибоя лишь слегка взволнована.

            Однако форма прибрежных волн совсем не такая идеальная, как в открытом море, и в электроэнергетике тоже в подобных случаях говорят об искажениях формы кривой тока (и/или напряжения). В токе возникают высшие гармоники, а для водных волн это проявляется в виде ряби или так называемых капиллярных, мелких волн. Отражённый след заходящего солнца очень напоминает осциллограмму тока с высшими гармоническими составляющими.

            Но интересней всего картина выглядит там, где в море врезаются буны или пирсы. Даже при лёгком волнении у фронта волны, падающей на переднюю глухую стенку буны возникают отраженные волны, и в результате интерференции возникают картины, уж очень напоминающие, например, картины магнитного поля вокруг стержней трансформатора. А вдоль боковых стенок, особенно, если они состоят из отдельных плит, возникают продольные и поперечные завихрения, тоже очень похожие на изображения силовых линий электрического поля у электродов сложной формы.

Но ветер усиливается,
И вот опять восторг и горе,
Опять, как прежде, как всегда,
Седою гривой машет море,   (мой любимый Гумилёв, он знал, он знал!)
и уже сам источник выдает не ровную синусоиду, а с колоссальными искажениями, и вся эта энергия влетает в буну, как в место короткого замыкания.

         Часть волны отбрасывается назад, но её поглощают, усиливаясь, вновь набегающие волны. Большая же часть огибает место столкновения, но та самая энергия, которую буна (точка КЗ) лишила возможности распространения, накладываясь на следующие друг за другом синусоиды, скользит вдоль препятствия, увеличивая размах колебаний – высоту волны.

          Если амплитуда падающей волны высока, то при соответствующем угле атаки значительная часть энергии (масса воды) переливается через плоскую поверхность буны, абсолютный аналог апериодической или свободной составляющей тока короткого замыкания. Чётко видно начальное значение этой составляющей тока (перетока) воды, видно затухание вдоль движения по буне по направлению к берегу, оно же совпадает с движением периодических волн.

            Засняла несколько видео этого буйства энергии, возможно, если не забуду, в следующем семестре продемонстрирую их студентам как гидродинамический аналог электромагнитных переходных процессов.

         Но какое же это великолепие, мощь, энергия, непрерывная во времени и такая разная в каждый отдельный миг. Невольно начинаешь понимать художников-маринистов, бесконечно находящих в море источник вдохновения, их попытки, порой совершенно фантастические запечатлеть этот миг и оставить его в веках.

         Сколь великолепна эта картина, столь же познавательна. Эта аналогия пришла на ум первой, я с удовольствием смаковала её, находя всё новые совпадения. И не подозревала даже, что вся терминология электричества и магнетизма один в один совпадает с гидрологическими названиями. Так волны в гидрологии бывают вынужденными (периодические), свободными и смешанными. Но честное слово, я сама додумалась!

Это одна из аналогий моря. Больше здесь http://proza.ru/2026/04/03/2072