将一块石头扔进平静的湖水中，很快就会形成以石头落入水中的地方为中心的圆形波浪。 水面上的颗粒似乎上下振动，波浪向外传播横波纵波，就像横波一样。 我们都知道气体和液体、固体可以传播纵波横波纵波，但是液体和气体不能传播横波，那么水波也是纵波吗？ 事实上，这种因水面扰动而引起的波动是常见的。 水粒子的振动不仅限于水的表面，而且还发生在整个水面上。 一直到水底，振动的幅度越来越小。 另外，振动既有纵向分量，也有横向分量，也必须服从流体动力学定律，因此要充分分析
分析水波所需的数学方法相对复杂，但基于基本的物理方法进行定性分析并不困难。
取一条横截面为矩形且槽壁无摩擦的长槽，其中含有不可压缩的理想液体。 当波沿凹槽传播时，各液体单元离开平衡位置，同时产生纵向位移和横向位移。 作用在液体元件上的恢复力一部分是由于液体中逐点深度变化引起的压力差，另一部分是由于液体自由表面曲率引起的表面张力效应。液体。
上表面的压力恒定且等于大气压，凹槽底部的垂直位移始终为零。 一般来说，液体颗粒在平行于凹槽长度的垂直平面内沿着椭圆轨道运动。 ，椭圆的长轴是水平的。 这种运动可以看作是两个简谐振动的叠加。 两个简谐振动具有相同的频率但不同的幅度。 一个在水平方向振动，另一个在垂直方向振动。 相位差为90度。 因此，这种波可以看作是相位差90度、振幅不同的纵波和横波的叠加。 如果波长与水深相同，或者小于水深，那么在水面，两个振幅几乎相等，质点做圆周运动。 水平和垂直分量的幅度随着深度的增加而减小，但垂直分量的幅度比水平分量减小得更快。 在沟槽底部，垂直分量变为零，并且振动都是纵向的。
图中显示了颗粒在凹槽中的运动路径和波形。
上面的水平虚线代表静止液体的自由表面，圆圈代表粒子的路径。 粒子的平衡位置位于圆的中心。 当一系列波从左到右穿过液体时，粒子在这些路径上顺时针旋转。 实线表示某一时刻液面的形状。 下面的虚线表示粒子在液面以下一定深度处的平衡位置。 这些质点的路径都是椭圆形，虚线是液体自由表面具有图中实线所示形状时的情况。 形状就是这些粒子的轨迹。
综上所述，可见水波既不是横波，也不是纵波。
海水的波浪成分比较复杂，洋流和水深的影响因风和洋流的不同而变化很大。 但它确实有横波和纵波。 将其视为横波还是纵波取决于研究的目的，必要时需要同时考虑两者。
波浪是如何形成的？ 这是一个相对复杂的问题。 一般来说，海水会受到外力的影响。 水（可以被视为无数有质量的点）在其平衡位置附近周期性振动。 也就是说，水点是从最高点（波峰）开始的。 ）经过平衡点再下降到最低点（波谷），再经过平衡点又回到最高点，完成一个振动循环。 这是因为当水点离开平衡位置时，有一种称为恢复力（表面张力、重力等）的力试图将其恢复到原来的平衡位置。 然而，由于惯性效应，振动仍然保持并通过它。 周围的水粒子向外扩散，这个过程形成波浪。 您可以看到波浪从一侧传播到另一侧。 事实上，一个水粒子并没有移动，只是其中的能量转移到了其他粒子上，让人感觉好像波本身会传播到很远的地方。
波浪的成因很多，所以种类也很多； 有四种基本类型：毛细波、重力波、惯性波和行星波。 顾名思义，毛细波是相对较小的波。 它的波不是很高，但频率最高。 一个波浪完成的时间很短，不到1秒，因为它的恢复力是海水的表面张力。 随着频率的降低，重力逐渐成为主要的恢复力，称为重力波。 重力波是由海水本身重力引起的波，频率范围很广。 频率较高且最常见的重力波是风波和涌浪。 该周期通常为1-10秒。 风是波浪的主要原因。 由风的直接作用产生的波浪称为风波。 风浪远离风区。 到处广播都会引起热潮。 当风浪到达浅水区时，受海水深度变化的影响较大，产生折射。 波面不再完整，而是破裂、翻滚。 此时，称为近岸波。 通常将风浪、涌浪和近岸波浪结合起来。 ，统称为波。
近岸波浪是指由风浪或公海涌浪携带到海岸附近并因地形而改变波浪性质的波浪。
由风的直接作用引起的水面波动。 探索风浪产生和增长的机理是波浪研究中最基本的问题。 将能量输送到海面的风会引起洋流并引起波动。 关于波动如何吸收风能并生长的机制，目前还没有统一、明确的结论。 一般认为，风对海面的扰动首先引起毛细波（波纹），为风进一步向海面输送能量提供必要的粗糙度。 然后，通过风对波浪表面的压力，继续为波浪提供能量，使波浪继续增长。 同时，由于海水的内摩擦，能量损失。 当波浪到达浅水区或岸边时，由于海底的摩擦或破碎，所有的能量都消失了，波浪消失了。
风浪中同时出现许多不同高度和长度的波浪。 波面较陡，波峰附近常有水花或大泡沫。 它们来来去去，变化迅速。 乍一看，似乎没有什么规律可循。 但如果将波高、波长和周期视为等量，对于随机量，我们可以利用统计学来研究风和波浪的运动模式，并根据风计算出一些特征量，例如平均波高和波高。一些大波浪或各种波浪的平均周期。 这些代表风浪强度的特征量由风速、风区（风区）长度或风作用时间（风时）的持续时间决定。
在一定风速下，风浪随着受风面积的扩大和风持续时间的延长而增大。 远离风区上边界，风浪仅随时间增长，处于过渡状态； 在风区上边界附近，风浪仅随着距该边界的距离而增长，并处于稳定状态。 如果风速一定，当风浪增长到一定大小时，内部消耗的能量和从风中吸收的能量就会达到平衡。 此时，即使风区和风力不受限制，风浪也不再增长，而是处于充分增长的状态。
涌浪是风停止或减弱后留在海面上的波浪，改变了原来的风向。 涌浪是由远处的风或已经过去的风引起的波浪。 “无风三尺浪”指的是汹涌的海浪。
与风浪相比，涌浪的形状更规则，排列更整齐，波峰线更长，波面更光滑，更接近正弦波的形状。 在涌浪传播过程中，由于空气阻力和海水内摩擦力的作用，波浪能在涌浪传播时分散在越来越大的区域，因此随着传播距离的增加，单位水柱内的波浪能被分散在越来越大的区域内。随着表面积的增加，涌浪的能量和波高继续减小。 浪涌可以看作是许多不同幅度、不同频率、不同传播方向和随机初始相位的正弦波分量的叠加。 在浪涌波的传播过程中，这些波成分的波能随着传播距离的增加而减小。 然而，这些波分量的衰减是有选择性的。 频率高的分量波衰减快，频率小的分量波衰减慢。 随着传播距离的增加，高频成分所占据的能量比例变得越来越小。 低频波成分相对越来越占主导地位，因此在传播过程中，浪涌的视在周期将不断增加。 随着周期的增大，波长和波速也相应增大，而波面的陡度则越来越小。 另外，由于高频成分具有使波面粗糙化的作用，在浪涌的传播过程中，高频成分的能量比例减少，这也使得波面更加规则、光滑。
浪涌传播的显着特征是波高逐渐减小，波长和周期逐渐增大，因而波速变快。 这一方面是由于内摩擦而不断消耗能量造成的，另一方面是传播过程中色散和角色散造成的。
如前所述，实际的海浪可以看作是由许多不同波长、不同周期和幅度的分波组成的。 这些成分在传播过程中，长波长的速度快，短波长的速度慢，所以原来叠加在一起的波就扩散开来，这种现象称为色散。
并且由于各个子波的传播方向不一致，因此在传播过程中向不同方向分散。 这种现象称为角色散。 正是由于上述原因，波高不断降低。
由于色散，速度快、波长长的波向前传播。 因此，传播距离越远，长波长、长周期的浪涌就越占主导地位。 但波高变小，以至于在海上很难看到它。 但当波及到浅水区或近岸时，波高增大，波长减小，常以波群的形式出现，形成剧烈的岸波。 ，展现出惊人的能量，是侵蚀海滩的活跃因素之一，对岸边的建筑物破坏力很大，但它却在这里结束了自己的生命。
由于涌浪移动速度很快，它们通常会在风暴系统到来之前到达。 如果某个地方开始观测到周期很大但波高很小甚至极难以察觉的波浪到来，然后周期逐渐变小，波高继续增加，则意味着风暴可能会发生。接近当地区域。 因此，人们把这种涌动称为超前涌动。 有时它甚至可能发生在暴风雨到来前几天。
涌浪的传播距离非常惊人。 据调查，夏季北太平洋加利福尼亚州西南海岸缓慢但强大的岸浪实际上是1×10^4公里外的南极大陆附近海洋风暴产生的波浪传播的涌浪。 由波浪引起。
在传播过程中，涌浪更准确地遵循c^2=gλ/2π的关系，但当它传播到靠近海岸的浅水区时，它更接近长波的性质。
除了风之外，地震也会引起地震波。 当这些波浪到达海岸时，波高迅速增加，形成灾难性的海啸。 这样的海浪咆哮着，给沿海地区带来可怕的灾难。 事实上，潮汐波也是一种长周期重力波，只不过是潮汐力引起的波。 此外，海洋中还有惯性波，它是地转偏转力作为恢复力而引起的波浪。 还有一种周期较长的波，是地转偏转力随纬度变化而引起的行星波。 因此，有人说，在海洋中，“无风浪也有三尺”。 风只是波浪的主要原因之一。 有很多力量可以导致海水振荡形成波浪。
波浪不输送海水。 这与潮汐和洋流不同。 当波浪由远到近或由近到远移动时，只有波浪的形状和能量在那里传播，但水团本身并不移动。 只是上下移动，给人一种错觉。
当海洋中风力较强时，波浪陡度达到一定值，波浪开始破碎。 当波浪到达浅水时，由于波长变短，波高增大，波浪陡度迅速增大，波浪也可能破碎。 由于海底和波峰处的摩擦力，水深较大，因此相速度也较大。 在波谷处，由于水深较小，相速度也较小，导致波面变形。 当波峰前的坡度很大时，会发生卷起现象，在岸边形成波浪并导致其破碎。 有时，海浪经常冲击海洋中的浅滩、沙洲和礁石区，称为溢流。 有经验的水手很清楚这种现象。
当海浪在海岸附近破裂时，它们会将大量的水带入破裂区域。 这些海水最终将通过破碎带返回海洋，形成所谓的离岸流。 虽然它往往只持续几分钟，涉及的距离也只有破碎区的2至8倍，但其流速却相当大，有时达到1.5m/s以上，海滩上的游泳者都能明显感觉到。 海岸和海底的形状影响离岸流的分布。 对于海底坡度大致相同的直岸来说，形成的离岸流大致等距，如图6-19所示。 离岸流之间沿着海岸的流动称为沿岸流。 在海角等弯曲的海岸上，波浪会汇聚，水量会增加。 它们沿着海角两侧流向海湾，海湾中部经常形成离岸流。 如图6-20所示。
沿岸流和离岸流在输送沿海沉积物方面发挥着重要作用。