A víz hullámai.
A hullámok elméleti oktatása során, a víz felszínén kialakuló szintkülönbségek szemléltetik legideálisabban, a hullámjelenségek, számunkra természetes viselkedését. Így a tranzverzális, szinuszos jellegű hullámok viselkedését, a víz felszíni hullámai, vizuálisan mutatják be számunkra. A víz felszínén kialakuló hullámok, csak a víz szintjén létrejövő állapotváltozásokat egyenlítik ki. A víztömeg közegén belül, tranzverzális hullám nem alakulhat ki. Tranzverzális hullámok, csak szilárd testek belsejében jellemzőek. A víz belsejében, csak longitudinális, lineáris jellegű hullámok terjednek. Azok is függőlegesen hatnak, így idézve elő, a víz felszínén látványos, tranzverzális hullámokat.
Az általunk megismert vízhullámok, a víz felületén alakulnak ki, és arra utalnak, hogy a víztömeg belsejében nyomáskiegyenlítő, függőleges irányú fizikai folyamatok történnek. Ha egy nyugodt felszínű víztömegbe követ dobunk, akkor az, szükségszerűen lesüllyed a víztömeg közegében, és a meder fenekére ereszkedik. Az általa kiszorított víz súlya, nyomásingadozást ébreszt a vízközegben. Ez a nyomásingadozás, a kő vízfenéken történő megállapodásáig folyamatosan változik, mert addig nem képes lokális esemény lenni a vízben. Mivel pedig, a vízközegben a víznyomás, a magasság arányában folyamatosan változik, ezért a teljes víztömegre érvényesen, függőleges irányban történik a szükségszerű nyomáskiegyenlítődés folyamata. Így a víz fenekén megállapodott kő, azon a szinten is nyomásváltozást idéz elő, ezért a nyomáskiegyenlítő folyamat is, a vízfenék stabil, most már lokális helyéről tör felfelé. Így szükségképpen a víz felszínén idéz elő látványos szintingadozást. Ez a változás, különösebben kitüntetett irány nélkül, azaz körkörösen, minden irányban egyenlítődik ki a víz felszínén. Így a víz felszínén lebegő tárgyakat nem sodorja el, csupán függőleges mozgásra készteti.
A víz felületére eső, és a víznél ritkább szerkezetű anyagok, nem süllyednek el a vízközegben, ezért nem is okoznak annak belsejében számottevő nyomásingadozást. Így a víz felszínén lebegve, önkéntelenül is felveszik a víz tetején történő függőleges állapotváltozások ütemét. Az általuk okozott hullámimpulzusok, 360-fokban, azaz körkörösen egyenlítődnek ki a vízfelületen. Impulzusértéküket a vízpart felé közvetítik, és ott idéznek elő állapotváltozásokat, amíg el nem csitulnak.
Nem minden víztömeg van természetes mederben, mert pohárban, vödörben, hordóban, vagy egyéb nagyobb víztartályban is tárolunk vizet. Ezekben a tárolóedényekben, olyan módon is kialakulhat felületi vízhullám, hogy a tárolóedény falára nyomást, vagy ütést mérünk. A tárolóedény falát megütve, befelé irányul a kialakuló körkörös hullám kiegyenlítő folyamata, a vízfelszín centruma felé. Ott egy pontban összpontosulnak a hullám által közvetített impulzusértékek. Abban a középpontban, erősebben emelkedik ki a vízfelszín. Az ütés erejéhez képest, akár egy-két vízcsepp is kiszakadhat a víztömegből, és felemelkedhet a légtérbe. Majd visszaesik, mert a légtérben uralkodó nyomásviszonyok arra késztetik. Az impulzusértéket azonban, ami kiragadta a víztömegből, valamilyen szinten közvetítette a légtér felé. A vízcsepp visszaesése után pedig, éppen úgy viselkedik a víz felszíne, mintha egyéb tárgy objektuma esett volna bele. A vízfelszín pereme felé egyenlítődik ki, a vízcsepp okozta állapotváltozás, centrális vízfelszíni tranzverzális hullámot kialakítva. Mert maga a vízcsepp, nem képes lemerülni számottevően a víztömegbe. Természetes módon, ebben a hullámzásban sem sodródnak el a víz felszínén lebegő testek, csupán függőleges irányban követik, a nyomáskiegyenlítő függőleges hullámzás ütemét.
A légterünkben uralkodó gáznyomás, közel azonos, a teljes légnemű gázközegünkben. Maga a Föld felszínére ható légnyomás annak köszönhető, hogy a légtér gázközegébe víz párolog, és vízgőzöket alkotva, a sűrűségi fokozatának megfelelően rétegződik, függőleges irányban. Ezen a körülményen, csak a termikus meteorológiai állapotváltozások módosítanak. Így hat vissza a Föld felszínére, a levegő viszonyítható nyomását idézve elő. Ezért, a Föld felszínén található víztömegek felszínére is, éppen ugyanolyan módon fejti ki a hatását. Egy közös egységet alkotva a Földünk víz alapú tömegeivel. Így a légtérben éppen ugyanúgy függőleges irányú a nyomáskiegyenlítődési folyamat, mint a vízben. A légtér adott magassági szintjein pedig, éppen ugyanúgy azonos a nyomásérték, mint a víz meghatározott mélységi szintjein.
A légtérben zajló termikus folyamatok alakítják ki, a meteorológiai állapotváltozásokat. Ilyenkor szél is keletkezik, ami a víz felszínével érintkezve, megzavarja annak egyensúlyos, és a vízfelületen kialakult tükörsima állapotát. A vízfelszín fodrozódik, majd a szél által meghatározott irányban hullámzik. Így nem centrális hullám alakul ki, hanem egyirányú. Ezek a felületi hullámok, hajlamosak arra, hogy a víz felszínén lebegő tárgyakat is magukkal sodorják. Ennek fő oka az, hogy a tárgyak kiemelkednek a víz felszínéből, ezért a szél, jobban bele tud kapaszkodni azok testfelületébe, és így úszásra késztetik a víz hullámain lebegő testeket. Éppen ugyanolyan módon, mint a vitorlás hajók esetében.
A szél által felkorbácsolt vízfelület megerősödött felületi hullámai, a szél irányában hatva, a part felé közvetítik, az őket kialakító, és fenntartó viharos állapot impulzusértékeit. Maga a belső víztömeg azonban, viszonylag nyugodt marad, mert a szél hatása, a vízfelszínt módosítja csak. Így a folyók, tavak, tengerek, és óceánok partjain nyomát hagyva, az ott uralkodó szélirányok viharos hatásainak. Ilyenkor állítják az emberek azt, hogy a víz az úr a partok felett. Mert a víz ez által, erősen kimossa a partok oldalát, akármilyen kemény sziklából vannak is azok. A víz felett pedig, természetesen az a szél az úr, amelyik úrrá teszi a nyugodt vizeket is, a partjaik felett.
Mondanivalóm lényege tehát az, hogy a vízfelszínen kialakuló tranzverzális hullámokat általában, a vízközeg belsejében zajló, függőleges irányú longitudinális hullámok formálják, amelyek így a légtér víz alapú közege felé képesek csak, a nyomás szerinti kiegyenlítő folyamataikat végrehajtani. A vízfelszíni tranzverzális hullámok, vízszintes irányban simulnak ki, jelezve ez által azt, hogy a víztömeg belső nyomásállapota kiegyenlített lett, és ezt a légtérben uralkodó nyomás sem befolyásolja. A vízfelszín egyirányú fodrozódása, és hulláma arra utal, hogy a légtérben létrejött nyomásingadozás, a víz felszínére hat, és ott megtöri a víz nyugalmi állapotát. Ezek a vízfelszíni állapotváltozások pedig, a vízközeg felfelé ható, és a légtér lefelé irányuló nyomáskülönbségei miatt, a partok felé közvetítik az impulzusértékeiket, amely a felszíni hullámmozgást fenntartja.
Tartálykocsikban, a bennük szállított folyadéktömeg nyugalma érdekében, függőleges lamellákat helyeznek el, beépített hullámtörőket, amelyek a gépjármű gyorsulása és lassulása esetén, valamint minden kanyarodáskor, megakadályozzák azt, hogy a szállított folyadéktömeg egy oldalra lódulva, felborítsa magát a tartálykocsit. Ahogy egyéb járműveken is rögzítik a rakományt, úgy a lamellák is stabilizálni igyekeznek, a szállított folyadéktömeg helyzetét. Ilyenkor a teljes folyadéktömeg átveszi a jármű állapotváltozásának az impulzusértékét, és a biztosító lamellák hiányában, kilendül a tartály egyik oldalra. Ha ez megtörténhet, akkor a folyadék, mint elszabadult rakomány, megváltoztatja a jármű menetstabilitását, és akár fel is borulhat.
Hasonló a helyzet a természetes víztárolókban is, ahol a tároló oldala, vagy a meder felől ébred állapotváltoztató hatás. Olyankor a teljes víztömeg nyugalmi állapota változik meg egyszerre. Így a teljes víztömeg meglódul. A mozgásmennyisége nem impulzussorozatok által, hanem együttes lendülettel közlődik. Így a partra vetített hatása nem folyamatos, hanem egyszeri, katasztrofális jellegű. Ilyen jelenség a szökőár, ami japánul kiejtve, cunami, amit parti hullámnak, vagy óriáshullámnak is neveznek.
Alapvetően háromféleképpen alakulhat ki. Az árapály jelenségeknek köszönhetően, két különböző nyomásértéket képviselő víztömeg találkozásánál, a kisebb nyomású felé alakul ki szökőár. Például, a tengerek felől hat a folyók felé, így azok torkolatától, több kilométernyi távolságokra is kihat, a folyón felfelé haladva. A tengerfenék hirtelen állapotváltozása okozhatja még, vagy kisebb mértékben, valamely partoldal drasztikus leszakadása. A tengerfenék hirtelen állapotváltozását, a Földünk vulkanikus tevékenységei által okozott kéregmozgás idézheti elő. Ott, ahol a tengerfenék hirtelen, és számottevően felemelkedik, vagy lesüllyed. Ha a kéregmozgás folytán, hirtelen nagy mélyedés, vagy erős kitüremkedés keletkezik a tengerfenéken. Nagy mélyedés esetén, a víztömeg először visszahúzódik a part felől, amíg kitölti a hirtelen keletkezett űrt, mint apály esetén, majd a part felé irányul. A hirtelen kitüremkedés esetén azonban, közvetlenül kifelé hat a jelenség, mint dagály esetén. Mindkét eset olyan mozgásmennyiségi értéket képvisel, amely lendületbe hozza a teljes víztömeget, és az impulzív kölcsönhatási értéke katasztrofális jellegű. Mert a víz maga, csekély önsúrlódással rendelkező, összenyomhatatlan közeg. Így ez a több száz, vagy több ezer méteres mélységű hirtelen mélységváltozás a tengerben, iszonyatos erejű vízhullámokat idéz elő a felszínen is. A nyílt tengeren, 800-1000 km/h sebességgel is terjedhet, de mégis alig észrevehető változást idéz elő, magán a tenger felszínén. Mert nem a víz halad, hanem csak a hatás, amit a felszíni vízhullám közvetít, tranzverzális jelleget öltve.
A hirtelen sekélyebb partok felé haladva azonban, a parti súrlódás növekedésének hatására, lelassul az áramlás üteme. A torló hatás pedig, ugyanaz marad. Így a meglóduló, csökkenő mélységű víztömeg, a hirtelen egyre sekélyedő partokhoz közeledve, egyre magasodó, vastagodó tranzverzális vízhullámok alakját veszi fel. Ezek a kitörő hullámok persze, nagyon csekélyek, a hullámzás epicentrumát képező teljes vízmélységhez képest. De a víztömeg, amely a feltorlódott hullámokkal érkezik, mégis katasztrofális hatással bír. Mert a szükségszerű nyomáskiegyenlítődéshez, nincsen elégendő ideje, az igen gyors áramlású természeti folyamathoz képest.
Sok ilyen, szökőár típusú cunamit jegyzett már fel a történelem. Ezek mind olyan katasztrófákat idéztek elő a sekélyebb partok mögött, amely az ott tartózkodó lakosságot, és a parti életterük civilizációját megtizedelte. Védekezni ellene csak úgy lehet, ha előre jelzik időben a lehetséges szökőár érkezési idejét, és annak köszönhetően elhagyják a veszélyeztetett partszakaszt. Olyan természetes magaslatokra menekülnek, amelyek jóval magasabbak, mint a várható szökőár veszélyes hullámainak a feltorlódó magassága. Ezt előre jelezni pedig, nagyon nehéz, mert az érzékelt földrengések túlnyomó többsége, nem minden esetben okoz olyan szökőár jelenséget, amely veszélyeztetné a parti lakosságot.
Egyelőre, még a védekezés egyetlen reális módja az, hogy a veszélyeztetett lakosság, időben elmenekül a veszélyzónából. Kísérleteznek már ugyan, olyan lehetőségekkel, amely által csökkenthető a szökőár hatása. Függőleges betoncölöpöket vernek le a tengerbe, így egyfajta kerítést képezve az áramló víz útjába. Ez a kerítés természetesen kilóg a vízfelszínből, hogy a magasabb hullámokra is hatással legyen. Ez a megoldás erősen hasonlít ahhoz, ami a tartálykocsik belsejében biztosítja a folyadéktömeg egyensúlyát, és véd a szállított folyadéktömeg meglódulása ellen. Csakhogy, a cunamit jellemző magas víztömegű hullámokhoz, néhány méteres kerítés igen gyenge megoldásnak látszik számomra. A kerítésen áttörő víztömegek, még mindig katasztrofális erővel közelednek a part felé. Mert a cunami már, erősen meglódult víztömeget jelent.
A tartálykocsikban függőleges lamellák biztosítják azt, hogy a folyadéktömeg tehetetlenül meglóduljon. Egészen más a helyzet azzal a folyadéktömeggel, amelyik eleve meg van lódulva, és így már lendületben van. A megfékezése érdekében, a folyadéktömeg magasságát kell feldarabolni, hogy a benne uralkodó függőleges nyomásértékek folytonossága megszakadjon. Azt pedig, szerintem vízszintes lamellázással érhetjük el. Ha a folyadékba olyan vízszintes lamellát, vagy lamella sorokat helyezünk el, amelyik meggátolja azt, hogy egységesen lendülő folyadéktömeg alakuljon ki, akkor az, a folyadéktömeghez tartozó függőleges nyomásértékeket is feldarabolja egyben. Így a már meglendült folyadékot, egy ilyen vízszintes irányú többlépcsős lamella rendszer, egyszerűen feldarabol, és az egységesen érvényesülő, függőleges irányban lefelé ható nyomásától megfoszthatja, közömbösítheti annak a katasztrofális hatását.
Mivel a víznyomás függőlegesen hat a teljes víztömegben, ezért a vízszintes irányú lamellázásokkal, nem csupán a víztömeget daraboljuk fel, hanem a hozzá tartozó nyomásértékeket is. Ha pedig, a vízszintes lamellák hátsó végén ívet alakítanak ki, akkor az a feldarabolt vízrétegek vízszintes terjedési irányát megfordíthatja. Így az elől érkező hullámok, a későbbiek ellen fejthetik ki a hatásukat, azaz korlátozhatják azok katasztrofális jellegét. Ezeknek a hullámdaraboló lamelláknak az anyagát, méretét, és azok szükséges ívszögét, laboratóriumi kísérletekkel lehet megállapítani, ahol a veszélyeztetett partszakaszok, méterarányosan le vannak modellezve. Ilyen kísérletek ma is zajlanak, de sajnos úgy, hogy a víz hullámait kizárólag tranzverzális jellegűnek tekintik. Olyan ez, mint az orvostudomány esete, amikor csak a tüneteket kezelik, de a kiváltó ok rejtve marad. Ha ugyanis, az okot iktatjuk ki, akkor a hozzá rendelt tünet, mint okozat is elmarad. Ezt a cunami esetére vetítve, ha a függőleges magasságú víztömeget képesek vagyunk rétegeire bontani, akkor a benne uralkodó egységes nyomásértéket is feldaraboljuk. Ez által, a feldarabolt vízrétegeket, a teljes természeti jelenség ellen lehet fordítani, hogy a partra kifejthető hatása, gyengüljön.
Matécz Zoltán
2011.07.23.
matecz.zoltan@gmail.com
