將一塊石頭扔進平靜的湖水中，很快就會形成以石頭落入水中的地方為中心的圓形波浪。 水面上的顆粒似乎上下振動，波浪向外傳播橫波縱波，就像橫波一樣。 我們都知道氣體和液體、固體可以傳播縱波橫波縱波，但是液體和氣體不能傳播橫波，那么水波也是縱波嗎？ 事實上，這種因水面擾動而引起的波動是常見的。 水粒子的振動不僅限于水的表面，而且還發生在整個水面上。 一直到水底，振動的幅度越來越小。 另外，振動既有縱向分量，也有橫向分量，也必須服從流體動力學定律，因此要充分分析
分析水波所需的數學方法相對復雜，但基于基本的物理方法進行定性分析并不困難。
取一條橫截面為矩形且槽壁無摩擦的長槽，其中含有不可壓縮的理想液體。 當波沿凹槽傳播時，各液體單元離開平衡位置，同時產生縱向位移和橫向位移。 作用在液體元件上的恢復力一部分是由于液體中逐點深度變化引起的壓力差，另一部分是由于液體自由表面曲率引起的表面張力效應。液體。
上表面的壓力恒定且等于大氣壓，凹槽底部的垂直位移始終為零。 一般來說，液體顆粒在平行于凹槽長度的垂直平面內沿著橢圓軌道運動。 ，橢圓的長軸是水平的。 這種運動可以看作是兩個簡諧振動的疊加。 兩個簡諧振動具有相同的頻率但不同的幅度。 一個在水平方向振動，另一個在垂直方向振動。 相位差為90度。 因此，這種波可以看作是相位差90度、振幅不同的縱波和橫波的疊加。 如果波長與水深相同，或者小于水深，那么在水面，兩個振幅幾乎相等，質點做圓周運動。 水平和垂直分量的幅度隨著深度的增加而減小，但垂直分量的幅度比水平分量減小得更快。 在溝槽底部，垂直分量變為零，并且振動都是縱向的。
圖中顯示了顆粒在凹槽中的運動路徑和波形。
上面的水平虛線代表靜止液體的自由表面，圓圈代表粒子的路徑。 粒子的平衡位置位于圓的中心。 當一系列波從左到右穿過液體時，粒子在這些路徑上順時針旋轉。 實線表示某一時刻液面的形狀。 下面的虛線表示粒子在液面以下一定深度處的平衡位置。 這些質點的路徑都是橢圓形，虛線是液體自由表面具有圖中實線所示形狀時的情況。 形狀就是這些粒子的軌跡。
綜上所述，可見水波既不是橫波，也不是縱波。
海水的波浪成分比較復雜，洋流和水深的影響因風和洋流的不同而變化很大。 但它確實有橫波和縱波。 將其視為橫波還是縱波取決于研究的目的，必要時需要同時考慮兩者。
波浪是如何形成的？ 這是一個相對復雜的問題。 一般來說，海水會受到外力的影響。 水（可以被視為無數有質量的點）在其平衡位置附近周期性振動。 也就是說，水點是從最高點（波峰）開始的。 ）經過平衡點再下降到最低點（波谷），再經過平衡點又回到最高點，完成一個振動循環。 這是因為當水點離開平衡位置時，有一種稱為恢復力（表面張力、重力等）的力試圖將其恢復到原來的平衡位置。 然而，由于慣性效應，振動仍然保持并通過它。 周圍的水粒子向外擴散，這個過程形成波浪。 您可以看到波浪從一側傳播到另一側。 事實上，一個水粒子并沒有移動，只是其中的能量轉移到了其他粒子上，讓人感覺好像波本身會傳播到很遠的地方。
波浪的成因很多，所以種類也很多； 有四種基本類型：毛細波、重力波、慣性波和行星波。 顧名思義，毛細波是相對較小的波。 它的波不是很高，但頻率最高。 一個波浪完成的時間很短，不到1秒，因為它的恢復力是海水的表面張力。 隨著頻率的降低，重力逐漸成為主要的恢復力，稱為重力波。 重力波是由海水本身重力引起的波，頻率范圍很廣。 頻率較高且最常見的重力波是風波和涌浪。 該周期通常為1-10秒。 風是波浪的主要原因。 由風的直接作用產生的波浪稱為風波。 風浪遠離風區。 到處廣播都會引起熱潮。 當風浪到達淺水區時，受海水深度變化的影響較大，產生折射。 波面不再完整，而是破裂、翻滾。 此時，稱為近岸波。 通常將風浪、涌浪和近岸波浪結合起來。 ，統稱為波。
近岸波浪是指由風浪或公海涌浪攜帶到海岸附近并因地形而改變波浪性質的波浪。
由風的直接作用引起的水面波動。 探索風浪產生和增長的機理是波浪研究中最基本的問題。 將能量輸送到海面的風會引起洋流并引起波動。 關于波動如何吸收風能并生長的機制，目前還沒有統一、明確的結論。 一般認為，風對海面的擾動首先引起毛細波（波紋），為風進一步向海面輸送能量提供必要的粗糙度。 然后，通過風對波浪表面的壓力，繼續為波浪提供能量，使波浪繼續增長。 同時，由于海水的內摩擦，能量損失。 當波浪到達淺水區或岸邊時，由于海底的摩擦或破碎，所有的能量都消失了，波浪消失了。
風浪中同時出現許多不同高度和長度的波浪。 波面較陡，波峰附近常有水花或大泡沫。 它們來來去去，變化迅速。 乍一看，似乎沒有什么規律可循。 但如果將波高、波長和周期視為等量，對于隨機量，我們可以利用統計學來研究風和波浪的運動模式，并根據風計算出一些特征量，例如平均波高和波高。一些大波浪或各種波浪的平均周期。 這些代表風浪強度的特征量由風速、風區（風區）長度或風作用時間（風時）的持續時間決定。
在一定風速下，風浪隨著受風面積的擴大和風持續時間的延長而增大。 遠離風區上邊界，風浪僅隨時間增長，處于過渡狀態； 在風區上邊界附近，風浪僅隨著距該邊界的距離而增長，并處于穩定狀態。 如果風速一定，當風浪增長到一定大小時，內部消耗的能量和從風中吸收的能量就會達到平衡。 此時，即使風區和風力不受限制，風浪也不再增長，而是處于充分增長的狀態。
涌浪是風停止或減弱后留在海面上的波浪，改變了原來的風向。 涌浪是由遠處的風或已經過去的風引起的波浪。 “無風三尺浪”指的是洶涌的海浪。
與風浪相比，涌浪的形狀更規則，排列更整齊，波峰線更長，波面更光滑，更接近正弦波的形狀。 在涌浪傳播過程中，由于空氣阻力和海水內摩擦力的作用，波浪能在涌浪傳播時分散在越來越大的區域，因此隨著傳播距離的增加，單位水柱內的波浪能被分散在越來越大的區域內。隨著表面積的增加，涌浪的能量和波高繼續減小。 浪涌可以看作是許多不同幅度、不同頻率、不同傳播方向和隨機初始相位的正弦波分量的疊加。 在浪涌波的傳播過程中，這些波成分的波能隨著傳播距離的增加而減小。 然而，這些波分量的衰減是有選擇性的。 頻率高的分量波衰減快，頻率小的分量波衰減慢。 隨著傳播距離的增加，高頻成分所占據的能量比例變得越來越小。 低頻波成分相對越來越占主導地位，因此在傳播過程中，浪涌的視在周期將不斷增加。 隨著周期的增大，波長和波速也相應增大，而波面的陡度則越來越小。 另外，由于高頻成分具有使波面粗糙化的作用，在浪涌的傳播過程中，高頻成分的能量比例減少，這也使得波面更加規則、光滑。
浪涌傳播的顯著特征是波高逐漸減小，波長和周期逐漸增大，因而波速變快。 這一方面是由于內摩擦而不斷消耗能量造成的，另一方面是傳播過程中色散和角色散造成的。
如前所述，實際的海浪可以看作是由許多不同波長、不同周期和幅度的分波組成的。 這些成分在傳播過程中，長波長的速度快，短波長的速度慢，所以原來疊加在一起的波就擴散開來，這種現象稱為色散。
并且由于各個子波的傳播方向不一致，因此在傳播過程中向不同方向分散。 這種現象稱為角色散。 正是由于上述原因，波高不斷降低。
由于色散，速度快、波長長的波向前傳播。 因此，傳播距離越遠，長波長、長周期的浪涌就越占主導地位。 但波高變小，以至于在海上很難看到它。 但當波及到淺水區或近岸時，波高增大，波長減小，常以波群的形式出現，形成劇烈的岸波。 ，展現出驚人的能量，是侵蝕海灘的活躍因素之一，對岸邊的建筑物破壞力很大，但它卻在這里結束了自己的生命。
由于涌浪移動速度很快，它們通常會在風暴系統到來之前到達。 如果某個地方開始觀測到周期很大但波高很小甚至極難以察覺的波浪到來，然后周期逐漸變小，波高繼續增加，則意味著風暴可能會發生。接近當地區域。 因此，人們把這種涌動稱為超前涌動。 有時它甚至可能發生在暴風雨到來前幾天。
涌浪的傳播距離非常驚人。 據調查，夏季北太平洋加利福尼亞州西南海岸緩慢但強大的岸浪實際上是1×10^4公里外的南極大陸附近海洋風暴產生的波浪傳播的涌浪。 由波浪引起。
在傳播過程中，涌浪更準確地遵循c^2=gλ/2π的關系，但當它傳播到靠近海岸的淺水區時，它更接近長波的性質。
除了風之外，地震也會引起地震波。 當這些波浪到達海岸時，波高迅速增加，形成災難性的海嘯。 這樣的海浪咆哮著，給沿海地區帶來可怕的災難。 事實上，潮汐波也是一種長周期重力波，只不過是潮汐力引起的波。 此外，海洋中還有慣性波，它是地轉偏轉力作為恢復力而引起的波浪。 還有一種周期較長的波，是地轉偏轉力隨緯度變化而引起的行星波。 因此，有人說，在海洋中，“無風浪也有三尺”。 風只是波浪的主要原因之一。 有很多力量可以導致海水振蕩形成波浪。
波浪不輸送海水。 這與潮汐和洋流不同。 當波浪由遠到近或由近到遠移動時，只有波浪的形狀和能量在那里傳播，但水團本身并不移動。 只是上下移動，給人一種錯覺。
當海洋中風力較強時，波浪陡度達到一定值，波浪開始破碎。 當波浪到達淺水時，由于波長變短，波高增大，波浪陡度迅速增大，波浪也可能破碎。 由于海底和波峰處的摩擦力，水深較大，因此相速度也較大。 在波谷處，由于水深較小，相速度也較小，導致波面變形。 當波峰前的坡度很大時，會發生卷起現象，在岸邊形成波浪并導致其破碎。 有時，海浪經常沖擊海洋中的淺灘、沙洲和礁石區，稱為溢流。 有經驗的水手很清楚這種現象。
當海浪在海岸附近破裂時，它們會將大量的水帶入破裂區域。 這些海水最終將通過破碎帶返回海洋，形成所謂的離岸流。 雖然它往往只持續幾分鐘，涉及的距離也只有破碎區的2至8倍，但其流速卻相當大，有時達到1.5m/s以上，海灘上的游泳者都能明顯感覺到。 海岸和海底的形狀影響離岸流的分布。 對于海底坡度大致相同的直岸來說，形成的離岸流大致等距，如圖6-19所示。 離岸流之間沿著海岸的流動稱為沿岸流。 在海角等彎曲的海岸上，波浪會匯聚，水量會增加。 它們沿著海角兩側流向海灣，海灣中部經常形成離岸流。 如圖6-20所示。
沿岸流和離岸流在輸送沿海沉積物方面發揮著重要作用。