¿Cómo maximizo la altura de las olas de un planeta (en promedio)?

Premisa

Estoy en la fase de formación de un mundo ficticio. Me gustaría que una de sus características notables fueran olas extremadamente grandes. En la Tierra, la mayoría de nuestras grandes olas son provocadas por terremotos, deslizamientos de tierra y cosas por el estilo. Aquí hay un ejemplo de 2005:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El gráfico hace que el tsunami de la Tierra se vea impresionante, sin embargo, esto es más un caso atípico. La mayoría de las ondas en la Tierra son mucho más pequeñas. Me gustaría hacer que las ondas de mi mundo ficticio se disparen de otra manera. En lugar de desastres naturales escasos e infrecuentes, quiero algo más confiable para permitir olas extremadamente grandes. De esta forma la altura media de las olas será mayor.

Pregunta

¿Cómo puedo maximizar la altura de las olas en mi planeta de modo que las olas promedien un número muy alto? Aquí quiero decir que cada ola es muy grande. No me interesan tanto las olas gigantes ocasionales que suben la media, a no ser que no haya otra forma.

Las olas, y de hecho el clima en general, son ejemplos de resultados altamente estocásticos; hay mucha aleatoriedad y hay tantas variables que entran en juego. Esto es lo que hace que esta situación sea muy difícil pero muy interesante al mismo tiempo.

Más aclaraciones

A continuación se presentan aclaraciones para tener en cuenta algunas de esas variables. No es mi lista exhaustiva, pero es todo lo que mi base de conocimientos permite y, con suerte, es suficiente para enmarcar el alcance dentro de lo razonable.

  • Altura de ola deseada: no sé cuál es una expectativa realista aquí, me gustaría decir que cuanto más alta, mejor
  • Relación tierra/océano: configurable. No estoy seguro, pero me imagino que esto es un factor importante en los cálculos. Como guía general, debemos asumir que los océanos representan entre el 25 % y el 75 % del planeta.
  • Número de lunas: configurable
  • Clima del planeta: para tener agua líquida, estaría en la "zona Ricitos de Oro" , se pueden configurar otros detalles
  • Corrientes/chorros de aire: configurable, lo sé, en ciertas circunstancias, la forma en que interactúan las corrientes es una de las principales explicaciones de las olas rebeldes aquí en la Tierra, pero no estoy seguro de si las corrientes de aire son demasiado esporádicas para mi objetivo de olas muy altas constantes.
¿Quieres olas monstruosas frecuentes que eleven el promedio? ¿O realmente grande todo el tiempo?
@BobJacobsen Me refiero a grande todo el tiempo. Intentaré editar para mayor claridad; Olvidé que cuando Bill Gates se muda a tu vecindario, todos se vuelven millonarios. Así es como funcionan los promedios.
¿Alguna vez has visto Interestelar?
Vine aquí para votar esta pregunta y ¿qué veo? Ya le voté uop...

Respuestas (7)

Para olas que tienen alturas pequeñas en relación con la profundidad del agua ( H ≪ a ), podemos usar la teoría de ondas de Airy . Esto funciona bien para las olas que están lejos en el mar, y puede incluir tsunamis en aguas profundas. Escribí sobre esto con más detalle aquí , pero para acortar la historia, la altura de una ola está dada por

H = dieciséis mi w ρ gramo → H ∝ 1 gramo
donde ρ es la densidad del agua y mi w es la energía que se le imparte. Por lo tanto, en un planeta con menor gravedad superficial, las olas serán, en general, más altas, ya que la altura de las olas es inversamente proporcional a gramo . Honestamente, debería aplicarse lo mismo, incluso si la teoría de ondas de Airy no es apropiada, porque cuanto más alta es la onda, más energía potencial tiene, y la energía potencial depende de gramo . De hecho, la gravedad es la fuerza restauradora de todas las olas excepto las más pequeñas (con frecuencias de al menos 10 Hz); en esos pequeños regímenes, la tensión superficial es más importante.

La gravedad superficial se puede escribir como

gramo ∝ ρ ⊕ R ⊕
donde ρ ⊕ y R ⊕ son el radio y la densidad del planeta. La disminución de cualquiera conducirá a gravedades superficiales más bajas y olas más grandes.

Hay algunos factores climáticos adicionales, locales, no a gran escala, que deben tenerse en cuenta para las olas de viento (no los tsunamis):

  • El viento debería, idealmente, moverse más rápido que la ola. Resulta que esto es más fácil en un planeta de baja gravedad, ya que para la velocidad de onda C , C ∝ gramo . Por lo tanto, las olas, en promedio, se moverán más lentamente y será más fácil que el viento les transfiera energía.
  • Necesitamos viento constante, moviéndose en la misma dirección (en lugar de cambiar rápidamente de dirección). Kamino, el planeta acuático de Star Wars , es un ejemplo interesante; los vientos rápidos impulsan las olas constantemente. Dicho esto, las corrientes atmosféricas allí parecen caóticas, lo que podría limitar la altura de las olas.

Aparte, ScienceKeanu mencionó las grandes "ondas" que aparecen en Interstellar , donde un planeta orbita alrededor de un agujero negro; la atracción gravitacional de los agujeros negros provoca la dilatación del tiempo y condiciones extremas en el planeta. Solo debo señalar que estas no son en realidad ondas; más bien, son las mareas extremas del planeta , que ocurren regularmente. Además, no cambian la altura media de las olas en el planeta; las ondas verdaderas que se muestran parecen ser bastante normales.

Su dicotomía de factores a gran escala versus locales es muy informativa. También aprecio la fórmula, ¡gracias!
En la nota de viento constante y menos caótico: esto podría conducir a la interesante consecuencia de que el planeta sea un ejemplo del Teorema de la bola peluda , en el sentido de que los vientos deberían tener al menos un lugar que sea súper caótico o donde no lo haya. t viento (dependiendo de la historia que quieras contar, o posiblemente más matemáticas de las que estoy listo o puedo hacer)
@delioth un lugar (al menos) donde no hay viento. El “punto fijo en el viento” debe existir siempre. Sería interesante si ese fuera un punto fijo en el planeta. No estoy seguro si eso es posible o no. Ciertamente, podría permanecer estable durante mucho tiempo, como el ojo de la Gran Mancha Roja de Júpiter, que ahora está girando después de siglos.

Las olas del océano (normalmente) obtienen su energía del viento .

Las marejadas grandes y consistentes en la Tierra provienen de los vientos alisios : vientos fuertes en una larga distancia con una dirección constante.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Para aumentarlos, debe tener mucha energía solar, un día corto (rotación más alta), una atmósfera más espesa y/o grandes extensiones este/oeste de sus océanos.

Las grandes tormentas ciclónicas también generan olas . Las condiciones para los vientos alisios también ayudan a hacer muchos de esos. Debido a que los vientos alisios tienden a producir olas solo en ciertas áreas, las olas de tormenta son importantes para el resto del planeta. Los surfistas de California, por ejemplo, los estudian sin descanso.

¡Eso es fascinante! Especialmente el concepto de extensión este/oeste. Me pregunto acerca de las extensiones norte/sur, pero si vamos demasiado lejos, podríamos enfrentarnos a casquetes polares congelados.
Los intercambios son impulsados ​​por la diferencia de temperatura norte/sur y la fuerza de Coriolanus: son básicamente tormentas del tamaño de un planeta. Entonces, un ecuador caliente y polos fríos generarán vientos y olas más grandes.
@BobJacobsen: fuerza de "Coriolis". Coriolanus fue un (semi-legendario) general romano y traidor del siglo V a. C., y el personaje titular de una obra famosa . Gaspard-Gustave de Coriolis fue un ingeniero francés del siglo XIX que estudió las ruedas hidráulicas y calculó las fuerzas aparentes en los sistemas giratorios.
@AlexP cierto. Abogo por un autocorrector sobrealfabetizado.
Esto se llama buscar (a veces conocido como estirar).
Deja de intentar hacer que la búsqueda suceda, @Jan. No va a suceder. (Perdón.)

Sólo dos cosas fuera de mi cabeza:

  • Cuanto más baja es la densidad del agua, en la Tierra las densidades más bajas son causadas por una salinidad más baja, la altura promedio de las olas es más alta porque el agua es más fácil de mover. Entiendo que esta es la razón por la que el Mar Negro y los Grandes Lagos son, en cierto modo, más peligrosos para la navegación que los océanos abiertos.

  • Cuanto más viaja un "tren de olas" sin ser interrumpido, más grandes pueden llegar a ser las olas. A medida que las olas causadas por el efecto del viento en la superficie del agua viajan bajo un viento predominante continuo, se acumulan en altura, obviamente hay un límite, pero se necesitan muchas millas oceánicas para llegar allí. Esto es parte de por qué el Océano Austral es tan peligroso, el viento y las olas pueden viajar miles de millas sin ser interrumpidos y, por lo tanto, las olas crecen mucho.

Por lo tanto, un océano de agua relativamente dulce, orientado con un fuerte viento predominante y que tenga pocas islas u otras masas de tierra, tendría una altura de ola promedio muy alta.

¿Es el agua dulce pura lo menos densa posible? ¿Hay alguna manera de hacerlo menos denso que eso de alguna manera?
@ArashHowaida No estoy seguro, esperaría que el agua pura fuera el resultado final, pero podría haber formas de reducir la densidad con aditivos químicos selectivos, el problema se convierte en ajustes de solubilidad creíbles, etc.
No permanecerá puro por mucho tiempo si hay algo de vida en él. Incluso sin vida, el agua erosionará las rocas a su alrededor para agregar sedimentos. Puede reducir la densidad, pero no hasta el punto de agua pura (salvo algún sistema de filtración no natural).
@SRM Sí, como dije, la solubilidad de los minerales es un factor limitante serio.
Su segundo punto es aproximadamente cómo habría comenzado mi respuesta. Una franja ininterrumpida de océano permite el potencial de olas muy grandes.
@PCARR Creo que todavía hay un factor limitante proporcionado por la gravedad, pero ese límite es extremadamente alto, si mal no recuerdo, está en el rango de ciento y tantos metros.

En realidad no es tan complicado: coloca tu planeta alrededor de un gigante gaseoso y haz que orbite relativamente cerca, como Io, et voilà, la atracción de la gravedad generaría ondas monstruosas.

La única desventaja es que tal atracción de la gravedad crearía enormes fricciones internas dejando al planeta increíblemente activo con actividad volcánica, probablemente un par de grandes erupciones al año serían habituales en dicho entorno.

Entonces, la solución fácil es poner un océano en la luna. Baja gravedad, alta fuerza de marea. Solo necesitarás algún truco para mantener una atmósfera que proporcione viento.
sí, más o menos, y la atmósfera no es un gran problema si es un gigante gaseoso, quiero decir, la Tierra podría orbitar fácilmente a Júpiter
"La única desventaja es que tal atracción de la gravedad crearía enormes fricciones internas que dejarían al planeta increíblemente activo con actividad volcánica" , disculpe, pero ¿cuál es la desventaja de los tsunamis cuando queremos maximizar la altura promedio de las olas? los consideraría correctos

Si el planeta es un poco más grande que la Tierra y tiene océanos ecuatoriales, de modo que los vientos y las olas pueden dar la vuelta al mundo varias veces, es probable que las olas tengan una altura promedio varias veces superior a la de la Tierra.

La respuesta de Ash dice que una menor densidad del agua permite olas más altas, por lo que el agua debe tener la menor salinidad posible. Si el planeta tiene una densidad baja, podría ser más grande en dimensiones que la Tierra pero tener una gravedad superficial más baja, lo que podría comprimir menos el agua en los océanos.

Observo que el alcohol isopropílico, el aceite de maíz, el aceite de motor y el aceite mineral se encuentran entre los líquidos menos densos que el agua. También observo que hay algunos gases atmosféricos mezclados con agua: la vida marina extrae oxígeno del agua para "respirar".

Aparentemente, hay una gran cantidad de gas metano atrapado debajo del mar, y si se liberara en burbujas lo suficientemente grandes, los barcos que pasaran sobre esas burbujas podrían perder el apoyo del agua y hundirse.

Así que posiblemente podrías idear una mezcla de líquidos y gases disueltos para diluir el agua de mar en tu planeta y así hacer que las olas sean más grandes.

La respuesta de Bob Jacobsen dice que las tormentas levantan olas más grandes. Y el agua caliente hace que las tormentas sean más fuertes. Entonces, si su planeta está lo suficientemente cerca de su estrella, y/o la estrella es lo suficientemente caliente que el Sol, el planeta recibirá mucho más calor y luz y tendrá olas de tormenta mucho más grandes en sus trópicos. El agua más caliente se expandiría un poco y sería un poco menos densa que el agua de la Tierra.

Pero por lo que puedo decir, la forma más importante de hacer olas más grandes impulsadas por el viento en su planeta es tener océanos muy grandes alrededor del planeta para que los vientos puedan impulsar las olas alrededor del mundo varias veces para que las olas se acumulen más grandes y más grande No sé cuál sería el límite para el tamaño de la onda en ese caso.

Observo que ahora se sabe que las olas varias veces más grandes que las olas circundantes (olas rebeldes) son mucho más comunes de lo que se pensaba. Entonces, si alguien viaja a la región de ese planeta con las olas más altas para observarlas desde un punto seguro, tal vez podría ver una ola realmente gigante que se eleva en la distancia y se dirige hacia ellos.

Todas las respuestas hasta ahora publicadas en los patrones de viento, etc.

Pero esos patrones de viento solo inician la ola. Las alturas de las olas cerca de la costa están determinadas por algunas cosas ya mencionadas en las otras respuestas, pero también por la geografía de la superficie.

La onda se está moviendo, tiene una cierta cantidad de impulso. Ese impulso lo lleva hacia adelante, y más cerca de la costa a medida que el agua comienza a ser menos profunda, la ola se eleva. El impulso de avance sin perturbaciones, combinado con "escalar" la pendiente del suelo bajo el agua, menos el efecto de la gravedad que empuja el pico de la ola hacia abajo, le brinda sus olas en general. ¿Los quieres más altos? Más impulso, menos perturbación del impulso a medida que se acerca a la costa y un largo y lento ascenso desde aguas más profundas hasta aguas poco profundas.

Para obtener más información, consulte este artículo sobre algunos mapas geniales de los Mavericks en Half Moon Bay, California. Conocido por grandes olas (15m), famoso surf.

https://www.newscientist.com/article/dn11667-map-reveals-secret-of-awesome-mavericks-waves/

A medida que las olas se acercan a la costa, su base comienza a hundirse en el lecho marino, lo que frena las partes más profundas de la ola. La parte menos profunda de la ola sigue moviéndose al mismo ritmo, lo que hace que la ola se levante y luego se incline hacia adelante. Esto crea la cara de ola que tanto buscan los surfistas.

Kvitek dice que una pendiente larga y gradual, como la de Mavericks, crea una ola excepcionalmente alta que aguanta un tiempo antes de romperse.

Y las aguas más profundas a ambos lados de la "rampa" de Mavericks permiten que las olas extraigan energía adicional de las aguas más tranquilas de ambos lados. “Es una combinación de una disminución gradual y constante de la profundidad combinada con una convergencia de olas debido a los profundos valles a ambos lados de la rampa”, dice Kvitek.

Puede ver una pendiente similar en el área de la costa norte de O'ahu, Hawái, en esta imagen (muy grande) .

Entonces, ¿quieres decir que hay una cierta topografía del fondo del océano que podría ayudar a que las olas sean más grandes?
@ArashHowaida sí. Editando la respuesta para agregar más detalles.

Ponga la luna más cerca, o consiga una más pesada, por lo que tendrá un maremoto cuatro veces al día, y probablemente olas "normales" mucho más grandes antes y después de los maremotos.

¿Cómo maximizo la altura de las olas de un planeta (en promedio)?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v