深水波是指在水深为无限的水域中传播的表面波 。实用中通常定义为水深大于二分之一波长的水域中传播的表面波 。深水波传播速度只取决于波长,而与水的深度无关。
水质点运动
深水波出现在水深大于波长二分之一的海域,波浪形态与摆线相似。深水波浪前进时,水分子以二分之一波高为半径作圆周运动,水分子运动周期与波浪周期相等。当水分子处在波峰时,它的运动方向与波浪运动方向一致,当水分子处在波谷时,它的运动方向与波浪运动方向正好相反,处于波峰与波谷1/2处的水分子作垂直向上或向下的运动,此时,水分子的水平速度为0,水平速度最大处是波峰或波谷处的水分子。在波峰处的水分子有相聚的趋势,波谷处的水分子则有分散的趋势。
导出公式
深水波的波长(L)可以由波周期(T)推导出,因为波长是波周期的函数。同样的,波速(C)也可以由波周期推导得出。
海洋学家通过在海上直接观测得到波周期,然后通过波速与重力加速度(g)和波周期的关系,计算出波长。在深水波中,波长等于重力加速度除以2π再乘以波周期的平方,重力加速度的取值为9.81 m/s2,即
或L=1.56T2
将上述深水方程与波速方程( )联立,可以通过波长或者波周期来计算波速:
或
C=1.56T或=1.56L