Mis on laine?

Laineid tekitavad võnkuvad kehad. Kui  erinevad võnkesüsteemid on omavahel seotud, siis kandub ühes süsteemis tekkiv mehaaniline võnkumine üle ka teistele süsteemidele. Mehaanilise võnkumise levimiseks on vajalik elastne keskkond, mille osakesi seovad elastsusjõud. Kui üks osake on tasakaaluasendist välja viidud, siis sunnivad naaberosakeste poolt mõjuvad jõud teda algasendi poole tagasi liikuma.

Jõudude mõju ja vastumõju seaduse järgi viiakse naaberosakesed omakorda tasakaaluasendist välja. Nii kandub iga häire, mis keskkonnas tekib, järk-järgult edasi ja haarab endaga kaasa kaugemal asuvaid osakesi. Selliseid teatud kiirusega levivaid häiritusi nimetatakse laineteks. Lainete omapära seisneb selles, et nad kannavad edasi energiat, ilma et seejuures toimuks aine ülekannet.

„Laine on üks meie universumis struktuuri fundamentaalseid osi. Laine on võimalus energia levikuks mööda mingit keskkonda või keskkonna eralduspiiri nii, et keskkond ise peaaegu ei liigu,“ ütleb Soomere.

Põhjuseid, miks ookeanides ja meredes lained tekivad on palju. Lainetust tekitavad tuul, õhurõhu muutumine, looded, maavärinad, vulkaanilised protsessid jm. Veepinnal esinevate lainete seadused on keerulisemad kui teistel laineliikidel. Lainetusnähtusi suurtes veekogudes uurib hüdrodünaamika.

Meredes ja ookeanides tekkivaid laineid võib liigitada mitut moodi: laine asendi järgi häirimata veepinna suhtes, lainete pikkuse, lainete tekkepõhjuse või veeosakeste liikumistrajektooride kuju järgi.

„Siis, kui laine hakkab tasapisi murduma tekib situatsioon, kus ka veeosakesed liiguvad. See, mida laine rannaga teeb, ja kuidas ta meid mõjutab, on seotud mitte laine kui sellise liikumisega, vaid laine poolt liikuma pandud veeosakeste liikumisega ja nende poolt avaldatava jõuga.Eesti rannikul on suhteliselt vähe liiva, suhteliselt palju kive. See liiv ja kruus liigub piki randa enamasti lainete mõjul.  Seda liikumist me enamasti ei näe, sest me ei suuda üht kivi teisest eraldada. Selle liikumise tulemust me näeme siis, kui me peatame selle liikumise näiteks sellega, et ehitame sadama kai.  Sadama kaist need liiv ja kivid edasi ei pääse- nad kuhjuvad siia taha aegade jooksul ja selle sadama taha on umbes 40 aasta jooksul kuhjunud paras jalgpalliväljak, umbes 100 x100m mõõtudega, umbes 3 meetrit paks liiva kruusa kiht, jämedalt 15 000- 20 000 kantmeetrit liiva. See näitab meile kui võimas on isegi nende väikeste lainete poolt tekitatud liivade ja kivide liikumine piki meie randa,“ selgitab Soomere.

Lineaarsed ja mittelineaarsed lained

Lineaarsete  lainete puhul seisab keskkond praktiliselt paigal. Kui inimesed tavaliselt mere rannal laineid vaatavad, siis nad näevad tavaliselt lineaarseid laineid. Need on suhteliselt väikese amplituudi ja pikkusega ning tulevad ja lähevad ilma kahju tekitamata.

„Mittelineaarsed lained on sellised, kus toimuvad efektid, mida tavamõistus ei suudagi prognoosida. Lineaarsete lainete puhul saab alati panna 2 lainet kokku ja summa on lihtsalt liidetavate summa. Mittelineaarse maailma ilu ja võlu on selles, et kui paneme 2 asja kokku, siis me ei saa lihtsalt kahe summat, vaid tekib veel midagi, mida me peame oskama spetsiifiliste meetoditega kirjeldada ehk teisiti öeldes: tervik on suurem kui osade summa. Seetõttu, lineaarne maailm, mis oli teaduse fookuseks kuni ajani umbes 100 aastat tagasi, on üks lihtne ilus maailm: nipsame mingi asja pihta, see asi läheb seni, kuni ta põrkab kokku teisega. Mittelineaarses maailmas on asjad teistmoodi. On palju asju, mis omavahel nö. pusklevad, tõuklevad, interakteeruvad kaasaegses keeles ja tekib süsteem millel on kvalitatiivselt uued omadused,“ ütleb Soomere.

Erinevate lainete liigid

Meredes ja ookeanides tekkivaid laineid võib liigitada mitut moodi: laine asendi järgi häirimata veepinna suhtes, lainete pikkuse, lainete tekkepõhjuse või veeosakeste liikumistrajektooride kuju järgi.

Pinnalained on tuule poolt tekitatud lained (nn. tuulelained), mis levivad vaba veepinna läheduses ja on suhteliselt lühikesed.  Pinnalainete hulka kuuluvad ka säbarlained (ummiklained), mis esinevad pärast tuule vaibumist või väljaspool tuule mõjupiirkonda.

Pikad lained haaravad kogu veemassi veekogu põhjani. Nende hulka kuuluvad näiteks loodelained ja tsunami.

Lühikesed lained on lained, mille pikkus on väiksem veekogu sügavusest.

Lööklainete korral tekib veemassis liikuv pind (lainefront), milles tihedus, rõhk ja osakeste liikumise kiirus muutuvad hüppeliselt.

Seisulained tekivad kahe vastassuunalise koherentse ja võrdse amplituudiga laine interferentsi korral (näiteks: kui laine peegeldub tema levimissuunaga risti olevalt pinnalt).

 

  • Toetajad

    ESF TeaMe Archimedes      Haridus- ja Teadusministeerium