Ola

Oleaje producido por una tormenta en el Pacífico Norte.

Las olas son ondas que se desplazan por la superficie de mares, océanos, ríos, lagos, canales, etc.

Explicación física

Vaivén de dos partículas superficiales al paso de un tren de ondas

Las olas del mar son ondas mecánicas (es decir, perturbaciones de un medio material) de las llamadas superficiales, que son aquellas que se propagan por la interfase (la frontera) entre dos medios materiales. En este caso se trata del límite entre la atmósfera y el océano.

Descripción

Cada molécula regresa, cuando pasa la ola, al mismo sitio donde se encontraba. Se trata de un vaivén con una componente vertical, de arriba a abajo, y otra longitudinal, la dirección de propagación de la onda.

Hay que distinguir dos movimientos. El primero es la oscilación del medio movido por la onda, que en este caso, como hemos visto, es un movimiento circular. El segundo es la propagación de la onda, que se produce porque la energía se transmite con ella, trasladando el fenómeno con una dirección y velocidad, llamada en este caso velocidad de onda.

En realidad se produce un pequeño desplazamiento neto del agua en la dirección de propagación, dado que en cada oscilación una molécula o partícula no retorna exactamente al mismo punto, sino a otro ligeramente más adelantado. Es por esta razón por la que el viento no provoca solamente olas, sino también corrientes superficiales.

Causa

Estela de ola formada por el paso de un barco

El fenómeno es provocado por el viento, cuya fricción con la superficie del agua produce un cierto arrastre, dando lugar primero a la formación de rizaduras (arrugas) en la superficie del agua, llamadas ondas u olas capilares, de sólo unos milímetros de altura y hasta 1,7 cm de longitud de onda. Cuando la superficie pierde su lisura, el efecto de fricción se intensifica y las pequeñas rizaduras iniciales dejan paso a olas de gravedad. Las fuerzas que tienden a restaurar la forma lisa de la superficie del agua, y que con ello provocan el avance de la deformación, son la tensión superficial y la gravedad. Las ondas capilares se mantienen esencialmente sólo por la tensión superficial, mientras que la gravedad es la fuerza que tensa y mueve las olas más grandes.

Cuanto mayor es la altura de las olas, mayor es la cantidad de energía que pueden extraer del viento, de forma que se produce una realimentación positiva. La altura de las olas viene a depender de tres parámetros del viento, que son su velocidad, su persistencia en el tiempo y, por último, la estabilidad de su dirección. Así, los mayores oleajes se producen en circunstancias meteorológicas en que se cumplen ampliamente estas condiciones.

Una vez puestas en marcha, las olas que se desplazan sobre aguas profundas disipan su energía muy lentamente, de forma que alcanzan regiones muy separadas de su lugar de formación. Así, pueden observarse oleajes de gran altura en ausencia de viento.

Las olas disipan su energía de varias maneras. Una parte puede convertirse en una corriente superficial, un desplazamiento en masa de un gran volumen de agua hasta una profundidad considerable. Otra parte se disipa por fricción con el aire, en una inversión del fenómenos que puso en marcha las olas. Parte de la energía puede disiparse si una velocidad excesiva del viento provoca la ruptura de las crestas. Por último, la energía termina por disiparse por interacción con la corteza sólida, cuando el fondo es poco profundo o cuando finalmente las olas se estrellan con la costa.

Al llegar a la costa, las olas sufren unas últimas transformaciones antes de disiparse:

• encrespándose si encuentran un obstáculo marcado en la franja costera, como un banco de arena o taro, una roca o formación rocosa o un arrecife. Dependiendo del obstáculo, su forma y tamaño, y la fuerza y velocidad de la ola, así como el punto de marea, las olas costeras pueden adquirir diferentes expresiones de tamaño, velocidad, forma o movimiento.
• la contraola es un efecto de destacado llamado resaca del agua que, llevada por las olas hasta la orilla de tierra firme o la orografía costera, rebota o se desliza de nuevo hacia el mar, creando una ola en dirección opuesta al golpe de mar; es decir, una ola que parte de la costa. Generalmente se disipan o estrellan con las otras olas en algunos metros.

Parámetros

Parámetros de las olas. A=amplitud. H=altura. λ=longitud de onda

La parte más alta de una ola es su cresta, y la parte más profunda de la depresión entre dos olas consecutivas se llama valle. A la distancia entre dos crestas se le denomina longitud de onda (λ) y a la diferencia de altura entre una cresta y un valle se le llama altura de la ola. La amplitud es la distancia que la partícula se aparta de su posición media en una dirección perpendicular a la de la propagación. La amplitud vale la mitad de la altura. La pendiente (δ) es el cociente de la altura y la longitud de onda: δ = H / λ

Se llama período (τ) al tiempo que transcurre entre el paso de dos crestas consecutivas por el mismo punto. La velocidad de onda (también llamada velocidad de fase o celeridad), es decir la velocidad de propagación, se calcula dividiendo la longitud de onda por el período:

c = λ / τ

En aguas profundas (>λ/2) la velocidad de onda es proporcional a la longitud de onda, en aguas muy superficiales (<λ/2) por el contrario depende sólo de la profundidad.

Alteraciones

Las olas son procesos muy complejos, que sufren grandes transformaciones en su movimiento hacia la costa, tanto en la altura de ola, como en la longitud de onda, como en la velocidad de propagación, así como en el movimiento del agua al paso de una ola (círculos, elipses, segmentos, corrientes) y también respecto a su propia forma, llegando incluso a romper, por efecto del fondo.

Cuando la ola rompe, el agua se desplaza, por encima del nivel medio del mar, hacia la costa, y como evidentemente no se acumula en la costa vuelve, en forma de corriente, por debajo del nivel de la propia ola, formando lo que comúnmente se conoce como resaca (undertow).

Las olas, lo mismo que otros procesos semejantes, están sujetas a fenómenos de reflexión, refracción y difracción. La refracción depende de diferencias en la velocidad de propagación entre diferentes medios, y se observa cuando las penetran en aguas menos profundas, donde se ven frenadas.

Efectos

Ola rompiendo en Pors-Loubous, Plogoff, Francia.

El efecto de las olas sobre las playas es distinto ya que pueden tener efecto constructivo o destructivo:

• Efecto constructivo: cuando las olas son pequeñas y de poco periodo (olas de verano, generalmente) las olas tienden a mover poco sedimento, sobre todo muy cerca de la orilla, tendiendo a acumular la arena en la parte alta de la playa, formando la 'playa seca'.
• Efecto destructivo: las olas altas, de periodos largos, con gran longitud de onda, pueden mover el sedimento más profundo, y provocan una importante corriente de fondo hacia el mar, que progresivamente va erosionando la playa seca.

Tipos

Un tipo particular de olas son los tsunamis, que no se encuentran relacionadas con el viento sino con terremotos o por las erupciones de volcanes submarinos. Los diferentes tipos de olas son:

• Olas libres u oscilatorias: Se representan en toda la superficie del mar y se deben a las variaciones del nivel del mar. En ellas el agua no avanza, sólo describe un giro al subir y bajar casi en el mismo sitio en el cual se originó el ascenso de la ola, se presentan en un tiempo menor de 30 segundos.

• Olas forzadas: Se producen por el viento y en ocasiones pueden ser altas como consecuencia de los huracanes.

• Olas de traslación: Se presentan en la playa, la ola al tocar fondo avanza y se estrella en el litoral formando espuma, al regresar el agua al mar se origina resaca.

• Tsunamis: Son olas producidas por una explosión volcánica. Pueden pasar dos situaciones, una es que en el centro de la perturbación se hundan las aguas, o bien que éstas se levanten explosivamente.

En ambos casos el movimiento provoca una ola única de dimensiones formidables, que avanza a gran velocidad, pueden ser miles de kilómetros por hora, y llega a tener una altura superior a los 20 metros. Los Tsunamis son muy frecuentes en el Océano Pacífico.

Singularidades

En el mar de la China, junto a la desembocadura del río Quiantang se forman olas provocadas por las mareas de gran altura. Estas son conocidas con el nombre de El Dragón de Plata y se producen una vez al mes.

En los ríos Orinoco y Amazonas, las mareas producen una corriente que remonta estos ríos a partir de sus desembocaduras, aguas arriba, produciendo un oleaje muy ruidoso y característico por el gran caudal que poseen.

En el Amazonas se produce también, por riadas estacionales, una ola que va río abajo durante horas que los habitantes llaman Pororoca.

Se está estudiando el aprovechamiento de la energía de las olas a partir de boyas en estaciones costeras.

Véase también

• Arrecife
• Meteorología y Climatología
• Oceanografía
• Pororoca
• Tsunami
• Surf
• Ecuación de Korteweg-de Vries

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Ola.