ДИНАМІКА ГІДРОСФЕРИ
Можливо, вам доводилося спостерігати, коли пориви вітру набігають на хлібну ниву, її поверхнею біжать хвилі. При цьому верхні частини стебел здійснюють рухи по замкнутій орбіті, близькій до кола. При хвилюванні поверхні води відбувається те саме. У верхній частині орбіти частка води рухається у напрямку руху хвилі, а в нижній-у зворотному напрямку, так що частка знову повертається у своє колишнє положення. Що відчуває тиск вітру навітряний схил хвилі завжди пологіший, а підвітряний-крутий. Висота хвилі - це відстань від найнижчої точки улоговини до гребеня, довжина - відстань між сусідніми гребенями. Найбільша довжина хвилі близько 250 м, вкрай рідко-до 500 м. Відстань, що проходить хвилею в одиницю часу, називається її швидкістю. Висота хвиль в океані до 14-20 м, при землетрусі на дні моря цунамі - до 50м.
Найдрібніші вітрові хвилі — брижі. Виникають вони у тиху погоду, при штилі, коли зненацька налітає порив вітру. При дуже сильному вітрі, що переходить у шторм (швидкість його досягає 20 м/с і більше), гребені хвилі зриваються і утворюється біла піна - баранчики. Коли шторм закінчується, морем ще довго ходять високі хвилі, але вже без гострих гребенів. Довгі та пологі хвилі після припинення вітру-зиб. Велику хибу з малою крутістю і довжиною хвилі до 300-400 м при повній відсутності вітру називають мертвою хибою.
При різкій зміні атмосферного тиску над якоюсь частиною моря відбувається нахил водної поверхні, і тоді утворюються баричні хвилі. При вирівнюванні поверхні з'являються стоячі хвилі, або сейші, коливання рівня води з амплітудою від декількох міліметрів до декількох метрів (у Женевському озері, наприклад, до 2 м з періодом більше години). Таке коливання маси води відбувається безпоширення поверхневих хвиль.
Залежно від форми берега хвиля, що наближається до нього, поводиться по-різному. У пологого берега нижня частина хвилі, що набігає, гальмується об грунт; довжина її зменшується, а висота-збільшується. Верхня частина хвилі рухається швидше за нижню. Хвиля перекидається, і гребінь її, падаючи, розсипається на дрібні, насичені повітрям пінисті бризки. Хвилі, руйнуючись біля берега, утворюють прибій. Якщо хвиля розбивається на деякий віддалі від берега, на мілини, відбувається часткове перекидання гребеня з утворенням піни-виникає бурун. Коли хвиля підходить до стрімкого берега, біля якого великі глибини, вона з усією силою вдаряється об скелі. У такому разі хвиля скидається вгору у вигляді красивого, насиченого повітряними бульбашками, водяного валу, що досягає висоти 30-60 м. Залежно від форми скель і напрямки хвиль вал розбивається на частини у вигляді фонтанів, потужних струменів, водяних стовпів і т.п. Сила удару хвиль сягає 30—38 т на 1 м2. Хвиля здатна піднімати на кілька метрів уламки скель вагою 5—10 т, а дрібніші — до 20 м над рівнем моря. Прибій за сильних шторм пересуває брили вагою до 100 т.
Для захисту від хвиль портових споруд, рейдових причалів, берегових ділянок моря будують з каменю або бетонних брил хвилеломи, що гасять енергію хвиль. У той же час існують проекти (деякі з них реалізовані) використання сил морських хвиль для отримання електроенергії. Але все-таки досі сильні морські хвилі завдають людям переважно шкоди, а цунамі іноді завдають величезних збитків і іноді руйнують прибережні міста.
Морські течії. В океанах і морях переміщуються у певних напрямках на відстані тисячі кілометрів величезні потоки води шириною десятки і сотнікілометрів, завглибшки кілька сотень метрів. Такі потоки-«річки в океанах» називаються морськими течіями. Вони рухаються зі швидкістю 1—3 км/год, іноді до 9 км/год. Викликаються течії головним чином вітрами, що постійно дмуть в одному напрямку, а також цілим рядом інших, менш дієвих, причин. Вітрові, або дрейфові, течії, у свою чергу, викликають компенсаційні течії, що відшкодовують спад води, викликаний дрейфовими течіями. Близькі за характером до компенсаційних стокові течії, що утворюються в результаті нахилу рівня моря, викликаного нагоном води, винесенням річкових вод або випаданням опадів. Є ще щільності течії-між морями з різною щільністю води.
Уявімо початком всіх течій пасати, безперервно дмуть зі швидкістю 30-40 км/год. По обидва боки екватора північно-східний пасат утворює Північне пасатне протягом, а південно-східний-Південне пасатне протягом. Між ними-компенсаційна міжпасатна протитеча. Крім поверхневої протитечі відкриті потужні глибинні течії протилежних пасатним течіям напрямків, які відновлюють спад води зі східних частин океанів. Якби не було суші, ці течії так би й огинали всю земну кулю. Але материки ускладнюють картину, змушуючи течії роздвоюватись. У помірних широтах західні течії пов'язані з вітрами західних напрямів (див. Динаміка атмосфери). Ця закономірність особливо яскраво виражена у південній півкулі у вигляді потужної течії, що викликається західними вітрами. Мусони дещо ускладнюють картину в північній частині Індійського океану, де Північна пасатна течія відсутня. У Світовому океані є ділянки, позбавлені течії. Вони перебувають у зонах затропічних максимумів атмосферного тиску обох півкуль, де панують стійкі антициклони. Течії оточуютьці центри в північній півкулі за годинниковою стрілкою, у південній-проти. У деталях своєрідну картину течії океанів та околиць морів можна розглянути по карті.
Обертання Землі відхиляє потоки вод у північній півкулі вправо, в південній - вліво-на кут до 45 °. Наприклад, пасатні течії йдуть зі сходу на захід, тоді як вітри, що їх викликали, мають північно-східний і південно-східний напрямки.
Залежно від температури води течії бувають теплими, якщо вони несуть теплішу воду, ніж вода району, куди вони приходять. Вода холодних течій приходить із високих широт до екватора і несе туди холоднішу воду. Є ще нейтральні течії, температура яких однакова з оточуючими водами. Приносячи із собою тепло чи холод, течії впливають на клімат. Особливо яскраво це простежується на прикладі теплої Північно-Атлантичної течії, що пом'якшує клімат Скандинавського півострова, та й взагалі північної половини Європи.
Викликаний вітром рух води передається в глибину; при цьому кожен нижчележачий шар продовжує відхилятися вправо (ліворуч у південній півкулі) від напрямку руху вищележачого шару до тих пір, поки на деякій глибині перебіг стає протилежним (повертає на 180 °), що практично означає його припинення. Ця глибина визначена численними вимірами; виявилося, що течії припиняються на глибинах, що не перевищують 300 м. Постійність сольового складу на великих глибинах свідчить про перемішування всієї товщі вод Світового океану. Але точної карти глибинних та придонних течій поки що не складено.
У кожному морі своя система течій, що визначається місцевими умовами та розмірами водойм. В одних морях-кругові течії (Чорне та Середземне), в інших-приливно-відливні (Біле море), в третіх - проникають гілкиокеанічних течій (Північна та Карибська). Цікаві течії у протоках. В одних-проточні, коли течія спрямована в один бік (у Флоридській протоці); в інших - обмінні, коли вода рухається в протилежних напрямках, як би в два поверхи (у Босфорі та Гібралтарському), або коли течії розташовуються поряд одна з одною (протоки Лаперуза та Девіса). У вузьких і дрібних протоках напрямок змінюється на протилежний залежно від вітру (Керченська протока).
Вивчення морських течій ведеться як і прибережних зонах морів і океанів, і у відкритому морі спеціальними морськими експедиціями на наукових кораблях. Для цього нерідко організовуються міжнародні експедиції за угодою між кількома країнами та міжнародними організаціями океанологів.