Le onde marine

LE ONDE MARINE

Quando si parla di onda il pensiero corre automaticamente alle onde marine che, effettivamente, sono le uniche a potersi definire proprio onde. Infatti oggi si parla comunemente anche di altri tipi di «onde», per esempio quelle elettromagnetiche e quelle sonore; tuttavia in questi casi più che di onde si dovrebbe parlare di variazioni periodiche di campi elettromagnetici o di situazioni di compressione di molecole d’aria.

Il fatto che tali variazioni periodiche vengano generalmente rappresentate in grafici che assumono un aspetto ondulatorio non vuol dire affatto che esista un legame fra i vari tipi di fenomeno. Se ci riferiamo proprio alle onde marine, di cui ci vogliamo brevemente occupare, per prima cosa notiamo per esempio che il loro aspetto è quanto mai differente dalla rappresentazione di fenomeni ondulatori di altro genere.

Mentre l’aspetto che di solito viene schematicamente indicato ricorda una sinusoide (curva rappresentativa della funzione trigonometrica «seno»), in realtà la forma delle onde marine si presenta in una conformazione che ricorda un altro tipo di curva geometrica, piuttosto complicata da descrivere analiticamente: la trocoide. Bando alle definizioni poco comprensibili, riferiamoci invece alla figura, nella quale vediamo come l’onda marina si presenti con delle elevazioni a forma di cuspide («creste») e degli avvallamenti piuttosto allungati («gole» o «cavi»).

Possiamo pertanto passare a definire i parametri principali tipici di un’onda marina, che sono:

• la lunghezza L, distanza orizzontale fra due creste successive;
• l’altezza A, distanza verticale tra il livello delle creste e il livello delle gole;
• la ripidità A/L, ossia il rapporto fra altezza e lunghezza;
• la velocità di propagazione V, spazio percorso dalla configurazione dell’onda in un tempo unitario (per esempio metri al secondo);
• il periodo P, ossia il tempo che la configurazione dell’onda impiega a fare un percorso pari alla sua lunghezza.

Vediamo subito perché abbiamo parlato sempre di configurazione. Ciò che si muove, che si sposta, è infatti la configurazione dell’onda e non la materia, anche se, in pratica, principalmente a causa della viscosità del liquido, esiste un certo trascinamento di materia nella direzione di propagazione. Ma se si osserva per esempio un galleggiante non ancorato in balìa delle onde, si nota che esso sale e scende e solo molto lentamente viene trascinato nella direzione del moto delle onde stesse. Un aspetto caratteristico è inoltre la velocità di propagazione che, a differenza di altri tipi di fenomeni ondulatori, è variabile e lo è precisamente in dipendenza della lunghezza d’onda, nel senso che è tanto maggiore quanto maggiore è la lunghezza.

Altra caratteristica tipica è la ripidità dell’onda, perchè da essa dipende il frangersi delle creste anche senza l’azione dinamica del vento. Infatti, se la ripidità A/L supera 1/7 (onda che si accorcia), le creste diventano vere e proprie cuspidi e si rompono generando spuma. Tale fenomeno può talora essere utile per avvistare una zona infida di bassifondi. Infatti, vedendo, per esempio, una zona dove le onde frangono senza un apparente motivo, se ne può dedurre la presenza di un bassofondo, poichè questo, rallentando per attrito le onde, praticamente le accorcia fino a che queste si trovano nella condizione di frangere. Spesso si parla di onde lunghe o corte, alte o basse.

Esiste a tal proposito una distinzione come segue:

• onde basse fino ad altezza inferiore ai 2 metri;
• onde medie tra 2 e 4 metri;
• onde alte oltre i 4 metri;

e, per quanto riguarda la lunghezza:

• onde corte inferiori a 100 metri;
• onde medie fra 100 e 200 metri;
• onde lunghe oltre i 200 metri.

Tali definizioni vengono di solito impiegate per definire le cosiddette onde «lunghe» o «mote», ossia onde che sono state generate rispettivamente in altra zona e sono giunte nella zona di osservazione non più sotto l’azione del vento, oppure sono state generate nella stessa zona da un vento ormai caduto.

In queste situazioni le onde possono essere osservate e studiate con una certa regolarità, cosa che invece è molto difficoltosa quando il mare è sotto l’azione del vento, generatore delle onde, dal momento che esse appaiono in una sequenza molto irregolare e scomposta. D’altra parte al navigante interessa principalmente questo tipo di mare, detto con efficacia mare «vivo». Il vento genera lo stato del mare e pertanto questo «si forma» sotto la sua azione fino a diventare «completamente formato» presentando una configurazione generalmente caotica, nel senso che, mentre la lunghezza bene o male ha una certa costanza, l’altezza varia anche molto da onda a onda successiva.

Parlare quindi di media di altezza non ha molto significato per il marinaio cui interessa principalmente l’altezza da confrontare con le dimensioni della sua nave. Ha invece significato parlare della media delle onde più alte, ossia di quella che viene detta per l’appunto «altezza delle onde significative», dato che figura per esempio nei bollettini o comunque nei rapporti meteorologici. La determinazione di questo dato trae la sua origine da analogie di comportamento in situazioni simili in zone simili, registrate accuratamente da misurazioni ondametriche che hanno permesso la determinazione di una legge empirica ma efficace mediante la quale, conoscendo la forza del vento, la sua durata e la distanza dal ridosso, si riesce a prevedere l’altezza media significativa delle onde.

Molto importante è anche quello che è stato definito il periodo delle onde. Il fatto che anche con mare vivo si abbia una certa costanza di lunghezza, fa sì che il periodo sia anch’esso quasi costante. Per misurare il periodo basta essere fermi e misurare quanto tempo dura un’oscillazione completa. Ovviamente, essendo in moto, se si procede contro il fronte d’onda il periodo diminuisce e invece aumenta se si procede col mare in poppa.

Bisogna evitare comunque che il periodo di oscillazione entri in risonanza con il periodo di oscillazione della propria nave, fatto che viene avvertito allorchè l’ampiezza delle oscillazioni della nave viene notevolmente amplificata anche senza che le onde siano particolarmente alte. Inoltre, sempre per evitare eccessivi movimento alla propria nave bisogna cercare di «allungare» l’onda, cosa possibile tagliando fin che possibile diagonalmente il fronte d’onda e regolando opportunamente la velocità.

Come si vede l’osservazione delle onde è di capitale importanza non solo per la comodità a bordo ma particolarmente in vista della sicurezza della navigazione quando il mare non è calmo.