Strona główna Fizyka i Mechanika Tsunami

🌊 Tsunami

Wywołaj wypiętrzenie dna morskiego i obserwuj falę rozchodzącą się po siatce wody płytkiej: pędzi nad głębiną i piętrzy się przy wybrzeżu.

Fizyka i Mechanika2DŚredni60 FPS
tsunami ↗ Otwórz osobno
Interfejs samej symulacji jest w języku angielskim.

Podobne symulacje

O tej symulacji

Symulator numerycznie całkuje dwuwymiarowe zlinearyzowane równania płytkiej wody na siatce 220×220, stosując jawny schemat leapfrog (Störmer–Verlet): η_next = damp·(2η − η_prev) + dt²·∇·(c²∇η), gdzie c² = gH to lokalny kwadrat prędkości fali zależny od wybranego profilu batymetrycznego. Kliknięcie oceanu dodaje gaussowskie uniesienie dna do η i η_prev, naśladując sposób, w jaki podwodne trzęsienie ziemi przemieszcza słup wody nad epicentrum.

🔬 Co przedstawia

Dwa sprzężone pola stanu — wzniesienie powierzchni η i zależną od głębokości prędkość fali c=√(gH) — ewoluujące zgodnie z liniowym równaniem fali płytkiej wody na siatce pomalowanej wybraną batymetrią.

🎮 Jak korzystać

Wybierz profil batymetryczny, a następnie kliknij lub przeciągnij po oceanie, by wywołać gaussowskie uniesienie dna („trzęsienie ziemi”). Dostosuj wysokość uniesienia i promień źródła oraz Absorption, by kontrolować tempo wygaszania energii na granicach otwartych.

💡 Czy wiesz, że?

Na otwartym oceanie symulowana fala jest ledwo widoczna — poniżej metra wysokości na przestrzeni setek komórek siatki — ponieważ długość fali znacznie przekracza głębokość; dopiero spiętrzanie (prawo Greena) blisko wybrzeża zagęszcza tę samą energię w wielometrowy najazd fali.

Najczęściej zadawane pytania

Jakie równania faktycznie rozwiązuje ten symulator?

Rozwiązuje dwuwymiarowe liniowe równanie fali płytkiej wody dla wzniesienia powierzchni η: η_next = damp·(2η − η_prev) + dt²·∇·(c²∇η), gdzie c² = gH ustalane jest przez lokalną głębokość wody H. Jest to całkowane jawnym schematem leapfrog (Störmer–Verlet) na siatce 220×220, z uśrednionymi w połowie kroku wartościami c² na każdej ściance komórki.

Dlaczego fala zwalnia i rośnie w pobliżu wybrzeża?

Prędkość fali wynosi c = √(gH), więc spada z około 200 m/s w wodzie o głębokości 4 km do około 10 m/s na płytkim szelfie. Gdy fala zwalnia, jej długość się zagęszcza, podczas gdy strumień energii jest zachowany, co wymusza wzrost amplitudy — efekt spiętrzania znany jako prawo Greena, ten sam mechanizm, dzięki któremu prawdziwe tsunami rosną z ledwo zauważalnej fali oceanicznej w niszczącą falę przybrzeżną.

Co wyzwala falę — jak działa kliknięcie oceanu?

Kliknięcie lub przeciągnięcie po płótnie dodaje gaussowskie wybrzuszenie o wysokości „amplitude” i promieniu „source radius” zarówno do bieżącej, jak i poprzedniej tablicy wzniesienia w tym miejscu siatki, co schemat leapfrog odczytuje jako natychmiastowe uniesienie dna oceanicznego — naśladując pionowe przemieszczenie, jakie podwodne trzęsienie ziemi nadaje słupowi wody bezpośrednio nad pęknięciem.

Dlaczego profile batymetryczne (kontynent, wyspa, basen, rów) wyglądają tak różnie?

Każdy profil po prostu wypełnia tablicę głębokości H(x,y) inną funkcją przed rozpoczęciem symulacji: Continent opada z 4000-metrowej równiny abisalnej przez szelf do suchego lądu; Island to zatopiony stożek wulkaniczny; Basin to zamknięta głęboka misa z płytkim brzegiem; Trench wycina 8000-metrowy paraboliczny rów blisko jednej krawędzi z linią brzegową po drugiej stronie.

Czy ta symulacja jest wystarczająco dokładna fizycznie, by modelować prawdziwe tsunami?

Poprawnie oddaje podstawową fizykę — rozchodzenie się długich fal ze zmienną prędkością, wzmocnienie przez spiętrzanie i zachowanie energii dzięki schematowi leapfrog o charakterze symplektycznym — czyli dokładnie tę rodzinę równań, jakiej używają prawdziwe centra ostrzegania przed tsunami. Jest to jednak uproszczenie: pomija załamywanie się fal, efekt Coriolisa, dyspersję i trójwymiarową dynamikę słupa wody, więc wysokości najazdu fali należy traktować jako poglądowe, a nie inżynierskie prognozy przybrzeżne.