Whether or not you realize it, as a surfer you’re a master of complicated physics.
Niezależnie, czy zdajesz sobie z tego sprawę, jako surfer świetnie opanowałeś skomplikowane prawa fizyki.
The science of surfing begins as soon as you and your board first hit the water. The board’s size and light construction help it displace a lot of water. In turn, a buoyant force equal to the weight of the displaced water pushes up, counteracting you and your board’s weight. This lets you stay afloat while you wait to paddle for a wave.
Kontakt z nauką pojawia się w surfowaniu w momencie, gdy razem z deską dotykasz tafli wody. Rozmiar deski i jej lekka konstrukcja wprawiają w ruch dużą ilość wody. Za to siła wyporu, równa masie wprawionej w ruch wody, działa przeciwnie do masy twojej i deski, wypychając was do góry. Dzięki temu dryfujesz, czekając, by popłynąć w kierunku fali. Na co tak właściwie czekasz?
And what exactly are you waiting for? The perfect wave, of course. Like other waves in physics, ocean waves represent a transfer of energy. Wind blowing across the ocean accelerates water particles near the surface, leading to the growth of ripples that become waves. These deviations from the flat surface are acted upon by gravity, which tries to restore the surface to its original flat state. As the waves then move through the water, particles push and pull on their neighbors through the wave induced pressure, and this motion propagates energy through the water in unison with the wave motion. The motion of these particles is much more limited than the overall motion of the waves. Near the shore, the shallower seafloor constrains the motion of the waves to occur in a more limited region than out at sea, concentrating the wave energy near the surface. If the topography of the shoreline is even and smooth, this will refract the waves to become more parallel to the shore as they approach.
Oczywiście na idealną falę. Tak samo jak inne fale, fale oceaniczne odzwierciedlają przepływ energii. Wiatr wiejący nad oceanem przyspiesza ruch cząsteczek wody na powierzchni, które później utworzą fale. Na takie zmiany płaskiej powierzchni oddziałuje grawitacja, która próbuje przywrócić powierzchnię wody do jej wyjściowego, płaskiego stanu. Kiedy fale przemieszczają się po wodzie, sąsiadujące cząsteczki napierają na siebie, a ten ruch przenosi energię na powierzchnię wody wraz z ruchami fali. Ruch tych cząsteczek jest bardziej ograniczony niż ruch fal. Im bliżej brzegu, płytsze dno powoduje, że ruch fal pojawia się na ograniczonym terenie, a nie na środku morza, poprzez koncentrację energii fali przy powierzchni. Jeśli topografia linii brzegowej jest równa i łagodna, to fale załamują się i układają równolegle do wybrzeża. Jest to kluczowy moment.
This is the crucial moment. As the wave gets near, you quickly pivot your board in the same direction as the wave and paddle to match its speed. Your board forms an angle with the water, and this creates a dynamic pressure on the bottom of it, forcing you and your board out of the water, to skim along the surface. At the same time, your increased forward momentum makes you more stable, allowing you to stand up and surf along the wave.
Kiedy fala się zbliża, ty szybko ustawiasz deskę w tym samym kierunku, co fala i wiosłujesz, by nabrać prędkości równej fali. Deska tworzy kąt z wodą i powstaje pod nią ciśnienie dynamiczne wypychające deskę z wody, tak, że sunie po powierzchni. Jednocześnie siła rozpędu nadaje stabilizacji, pozwala wstać i surfować po fali. Teraz złapałeś falę
Now you’ve caught the wave, and are riding along its front face parallel to the shoreline. Fins on the surfboard allow you to alter your speed and direction by repositioning your weight. Above you is the wave’s crest, where the water particles are undergoing their greatest acceleration. That forces them to move faster than the underlying wave, so they shoot ahead before falling under gravity’s influence. This forms the waves’ characteristic curls, or jets, as they break along the shore. Sometimes, the curl might completely enclose part of the wave, forming a moving tube of water known as the barrel. Because of irregularities in the seafloor and the swell itself, few barrels last as long as the legendary 27-second ride off the coast of Namibia. But many who manage to get barreled have said they feel time passing differently inside, making it one of the most magical experiences a surfer can have.
i płyniesz wzdłuż jej czoła, z twarzą równolegle do brzegu. Stateczniki na desce sprawiają, że możesz zmieniać prędkość i kierunek poprzez zmianę ułożenia ciała. Nad tobą znajduje się czoło fali, czyli miejsce, gdzie cząsteczki wody mają największe przyspieszenie. To sprawia, że poruszają się szybciej od niższej części fali, a więc wysuwają się naprzód zanim załamią się pod wpływem grawitacji. To zjawisko tworzy charakterystyczne grzbiety fal, które załamują się wzdłuż linii brzegowej. Czasami grzbiet może całkowicie przykryć niższą część fali tworząc ruchomy tunel wodny, zwany też beczką. Z powodu nierówności dna morza i samych fal, mało beczek trwa tak długo, jak ta słynna 27-sekundowa u brzegu Namibii. Ale wielu z tych, którym udało się złapać beczkę czuło, że czas w środku płynie inaczej i to sprawia, że jest to jedna z piękniejszych rzeczy, jakich może doświadczyć surfer.
Of course, not all beaches are created equal. Offshore underwater canyons or rock formations in certain locations like Nazare, Portugal or Mavericks, California refract the incoming wave energy into a single spot, creating massive waves sought by surfers worldwide. And some of these waves travel for more than a week, with swells originating more than 10,000 kilometers away from shore. Waves surfed in sunny California may have originated in the stormy seas near New Zealand.
Oczywiście nie wszystkie plaże są takie same. Podwodne kaniony lub formacje skalne wzdłuż brzegu w niektórych miejscach, jak Nazare w Portugalii i Mavericks w Kalifornii, załamują całą energię fali w jednym miejscu i tworzą ogromne fale, rozchwytywane przez surferów z całego świata. Niektóre z tych fal podróżują ponad tydzień, mając swoje źródło oddalone od brzegu o ponad 10 000 kilometrów. Fale w słonecznej Kalifornii mogą mieć początek na burzliwych morzach Nowej Zelandii.
So while you may not be thinking about weather patterns in the South Pacific, tectonic geology, or fluid mechanics, the art of catching the perfect wave relies on all these things and more. And the waves we surf, created by wind, are just one visible part of the continuous oscillation of energy that has shaped our universe since its very beginning.
Może nie myślisz o pogodzie na Południowym Pacyfiku, tektonice, czy mechanice płynów, ale sztuka łapania idealnej fali zależy od tych i wielu innych czynników. Fale, na których surfujemy, stworzone przez wiatr, są jednym z widocznych dowodów nieustannego przepływu energii, który ukształtował nasz świat już na samym początku.