Sóng biển từ đâu ra: gió, sóng lừng và chu kỳ sóng giải thích dễ hiểu

Phần lớn sóng biển ta thấy ở bãi tắm do gió tạo ra: gió thổi trên mặt biển truyền năng lượng cho nước, gợn nhỏ lớn dần thành sóng. Gió càng mạnh, thổi càng lâu và trên quãng biển càng dài thì sóng càng cao. Sóng có thể đi hàng nghìn cây số rời khỏi vùng gió, trở thành sóng lừng đều đặn, nên có khi trời lặng mà biển vẫn động.

Đứng trên bãi biển, ta thấy những gì

Ra bãi biển Sầm Sơn, Cửa Lò, Mỹ Khê hay Vũng Tàu, ai cũng thấy sóng không giống nhau giữa các ngày. Có hôm mặt biển lăn tăn, sóng lộn xộn, ngọn nhọn, gió thổi rát mặt. Có hôm gió gần như không có mà từng lớp sóng to, đều, chạy song song vào bờ cách nhau rất xa. Ngư dân gọi loại sau là sóng lừng, sóng bạc đầu ngoài khơi là dấu hiệu gió mạnh.

Hai loại này chính là hai giai đoạn trong đời một con sóng: sóng gió đang được gió "nuôi" và sóng lừng đã rời vùng gió, tự đi tiếp.

Gió tạo sóng thế nào

Khi gió bắt đầu thổi trên mặt nước phẳng, sức căng bề mặt và những xáo động nhỏ của không khí làm nổi lên các gợn mao dẫn chỉ dài vài xăng-ti-mét. Gợn làm mặt nước gồ ghề, gió có "chỗ bám" để đẩy. Mặt sau mỗi gợn hứng gió nhiều hơn, áp suất không đều, sóng lớn dần. Đây là vòng lặp tự khuếch đại: sóng càng cao càng nhận được nhiều năng lượng từ gió, cho tới khi đạt giới hạn và vỡ bạc đầu.

Chiều cao sóng gió phụ thuộc ba yếu tố, người làm dự báo biển gọi là:

Khi cả ba đủ lớn, sóng đạt trạng thái "phát triển đầy đủ": không cao thêm được nữa với tốc độ gió đó, vì năng lượng gió đưa vào bằng năng lượng mất đi khi sóng vỡ.

Nước không chạy theo sóng

Đây là điều nhiều người ngạc nhiên nhất. Ngoài khơi, sóng truyền đi rất xa, nhưng nước thì gần như đứng yên tại chỗ. Mỗi giọt nước chuyển động theo một vòng tròn: lên khi đỉnh sóng tới, tiến ra trước, xuống khi đáy sóng tới, lùi lại. Sau mỗi con sóng, nó quay về gần chỗ cũ. Cái truyền đi là năng lượng và hình dạng, không phải khối nước.

Ngồi trên phao ngoài vùng sóng vỡ, bạn sẽ thấy mình nhấp nhô lên xuống, chao tới chao lui theo vòng, chứ không bị sóng mang vào bờ. Vòng chuyển động nhỏ dần theo chiều sâu; tới độ sâu cỡ một nửa bước sóng thì gần như lặng. Đó là lý do tàu ngầm lặn sâu không cảm thấy bão trên mặt biển.

Chu kỳ sóng: con số đáng học nhất

Chu kỳ là thời gian giữa hai đỉnh sóng đi qua một điểm. Đo rất dễ: đứng trên bờ, nhìn một cọc, một tảng đá, đếm giây giữa hai đỉnh sóng đi qua.

• Sóng gió tại chỗ: chu kỳ ngắn, khoảng 2–8 giây, sóng dốc, lộn xộn.
• Sóng lừng từ xa: chu kỳ dài, khoảng 10–20 giây, sóng tròn, đều, cách nhau xa.

Ở biển sâu, sóng chu kỳ càng dài thì chạy càng nhanh. Có một công thức gần đúng: tốc độ (mét/giây) xấp xỉ bằng 1,56 nhân với chu kỳ (giây). Nghĩa là sóng chu kỳ 10 giây chạy khoảng 15–16 m/s, tức gần 56 km/h; sóng chu kỳ 15 giây chạy khoảng 84 km/h. Bước sóng ở biển sâu thì xấp xỉ 1,56 nhân bình phương chu kỳ: sóng 10 giây dài khoảng 156 m từ đỉnh này đến đỉnh kia.

Hệ quả quan trọng: trong một vùng bão, sóng sinh ra với đủ loại chu kỳ. Sóng dài chạy nhanh hơn, tách ra đi trước, tới bờ trước. Vì vậy sóng lừng chu kỳ dài thường đến trước cơn bão hàng giờ hoặc cả ngày, là một trong những dấu hiệu biển động mà ngư dân xưa đã biết để ý.

Sóng lừng: lá thư từ cơn bão xa

Khi rời vùng gió, sóng ngắn tắt dần nhanh vì vỡ và ma sát, còn sóng dài thì sống dai, đi hàng nghìn cây số. Các nhà hải dương học từng theo dõi sóng lừng sinh ra từ bão ở vùng biển quanh Nam Cực đi xuyên Thái Bình Dương tới tận bờ biển Alaska. Trên đường đi, sóng tự "lọc": chỉ còn lại những sóng có chu kỳ gần nhau, nên tới bờ chúng đều đặn như được xếp hàng.

Ở Biển Đông, sóng phụ thuộc chặt vào gió mùa:

• Mùa gió đông bắc (khoảng tháng 10 đến tháng 3 năm sau): gió thổi dài trên quãng biển rộng, biển ven bờ Bắc Trung Bộ, Trung Bộ và Nam Trung Bộ thường động, sóng cao, nhiều đợt cấm biển.
• Mùa gió tây nam (khoảng tháng 5 đến tháng 9): biển miền Trung thường êm hơn, mùa tắm biển; vùng biển phía nam và giữa Biển Đông có sóng do gió tây nam.
• Bão, áp thấp nhiệt đới: tạo sóng lớn nhất, kèm sóng lừng đến sớm.

Thông tin chiều cao sóng, cấp gió được Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn quốc gia phát hằng ngày trong bản tin biển.

Sóng đến thành từng đợt và chuyện "con sóng thứ bảy"

Ngồi trên bờ lâu sẽ thấy sóng đến thành từng nhóm: vài con nhỏ, rồi một loạt con to, rồi lại nhỏ. Nguyên nhân là hai hay nhiều dải sóng lừng chu kỳ gần giống nhau chồng lên nhau: chỗ đỉnh gặp đỉnh thì sóng cao, chỗ đỉnh gặp đáy thì triệt bớt, tạo ra nhịp "đợt" đều đặn. Người lướt sóng tận dụng nhịp này để chờ đợt sóng to.

Câu nói "con sóng thứ bảy luôn to nhất" là truyền miệng. Số sóng trong mỗi đợt thay đổi tuỳ hoàn cảnh, không có con số cố định.

Hiểu lầm thường gặp

• "Sóng do thuỷ triều." Thuỷ triều là mực nước dâng rút chậm theo Mặt Trăng, Mặt Trời, chu kỳ khoảng nửa ngày hoặc một ngày (một đề tài riêng). Sóng gió có chu kỳ vài giây.
• "Sóng thần là sóng to do bão." Sóng thần do động đất, sạt lở đáy biển đẩy cả cột nước, bước sóng hàng trăm km, hoàn toàn khác sóng gió (đề tài thiên tai riêng).
• "Biển lặng gió là an toàn." Sóng lừng từ bão xa vẫn có thể ập vào bờ dù tại chỗ không có gió, và tạo dòng chảy xa bờ nguy hiểm.

Tự quan sát / tự thử an toàn

1. Đo chu kỳ. Đứng trên bờ, chọn một mốc cố định ngoài nước (cọc, tảng đá, phao). Bấm đồng hồ, đếm thời gian cho 11 đỉnh sóng đi qua, chia cho 10 là ra chu kỳ trung bình. Tính tốc độ bằng cách nhân 1,56.
2. Đếm đợt. Ghi lại chiều cao ước lượng của 50 con sóng liên tiếp (nhỏ, vừa, to). Bạn sẽ thấy chúng đến thành nhóm.
3. Thả vật nổi. Ở hồ hoặc bể nước, thả một nút chai, tạo sóng bằng cách nhấp tay đều ở một đầu. Nút chai nhấp nhô tại chỗ mà không trôi theo sóng.
4. So sánh với bản tin. Đọc bản tin biển trên trang của Trung tâm Dự báo khí tượng thuỷ văn quốc gia trước khi ra biển, rồi so với sóng thật bạn thấy.

An toàn: không xuống biển khi có cờ đỏ, biển cấm tắm hay bản tin cảnh báo sóng lớn. Không đứng trên mỏm đá, kè chắn sóng khi biển động: sóng lừng có thể ập lên cao bất ngờ. Tắm biển ở khu có cứu hộ.