Le onde sono fenomeni naturali tanto spettacolari quanto pericolosi. L’altezza delle onde varia da pochi centimetri a 32,3 metri per la più alta registrata da uno strumento, o anche più di 34 metri per l’onda più alta osservata visivamente.
Origine e natura delle onde
Un’onda è una deformazione della superficie di uno specchio d’acqua causata il più delle volte da un altro fluido: il vento. All’interfaccia, il vento crea onde sugli oceani, sui mari e sui laghi.
Anche altri fenomeni, molto meno frequenti, sono fonte di onde: alcuni terremoti, eruzioni vulcaniche o cadute di meteoriti creano onde chiamate tsunami o maremoti. La marea è anche all’origine di onde molto particolari, dette maree, improvvise elevazioni dell’acqua di un fiume o di un estuario, causate dall’onda della marea che sale alla foce e al basso corso di alcuni fiumi durante l’alta marea. Infine, le navi sono anche sorgenti di onde.
Le onde sono onde, cioè fenomeni che si muovono periodicamente nel tempo (si parla di periodo) e nello spazio (si parla di lunghezza d’onda). Possono diffondersi per miglia prima di approdare e acquisire forza a seconda della pendenza del fondale oceanico. Per comprendere questo fenomeno è necessario cercare un modello fisico dell’onda.
Una breve storia delle onde
L’astronomo e matematico George Biddell Airy ha fornito la teoria più semplice per le onde regolari (periodiche). L’onda Airy ha una superficie libera, la superficie dell’acqua, di forma sinusoidale. Si tratta di una visione molto semplificata della realtà, valida per onde di basso “camber“, cioè il rapporto tra altezza e lunghezza d’onda.
Se osserviamo attentamente le onde in mare, vediamo che la maggior parte di esse non è sinusoidale: le creste sono più appuntite, le cavità più appiattite.
Ma ciò che è interessante per noi oggi nella teoria di Airy è che le particelle fluide descrivono ellissi quasi chiuse, la cui dimensione diminuisce con la profondità. Pensiamo sempre erroneamente che un’onda ci porti: in realtà, se nuotiamo in profondità durante la propagazione di un’onda, ci rendiamo conto che c’è un movimento avanti e indietro, non necessariamente intuitivo dal punto di vista dell’esperienza quotidiana ma ben evidenziato dalla teoria di Airy.
In acque profonde, cioè per profondità maggiori della metà della lunghezza d’onda, queste ellissi sono dei cerchi. Il fatto che le ellissi non siano del tutto chiuse è una manifestazione della “deriva di Stokes” . Vicino alla superficie libera, la velocità di una particella d’acqua è maggiore sotto una cresta rispetto alla velocità opposta quando si supera la depressione successiva. Ciò si traduce in una deriva nella direzione di propagazione delle onde che può essere invertita in profondità.
Le onde che si infrangono si avvicinano alla spiaggia
Avvicinandosi a una riva, la profondità diminuisce, la forma delle onde cambia, prima in modo più o meno simmetrico poi in generale con una parete frontale sempre più ripida non appena l’altezza dell’onda è dello stesso ordine della profondità. Quando l’onda si rompe, la maggior parte della sua energia viene dissipata in vortici e bolle d’aria. L’impulso associato contribuisce ad accelerare la corrente nella direzione della rottura.
La forma di un’onda in prossimità della riva dipende essenzialmente dalla pendenza del fondale. Andando nella direzione di pendenze crescenti, molto spesso distinguiamo tre tipi di rottura. La rottura progressiva o scivolosa si verifica generalmente su spiagge con pendenze molto basse. Le onde iniziano a staccarsi dalla riva con una cresta dall’aspetto schiumoso che si infittisce man mano che avanza lasciando uno strato di schiuma.
L’onda che si tuffa è particolarmente spettacolare con i suoi rotoli apprezzati dai surfisti. L’onda avvolge una sacca d’aria e poi collassa creando uno splash evidente. Questo tende a succedere più spesso su un pendio ripido o un improvviso cambiamento di profondità (una trappola), ed è per questo che ci sono “punti” popolari tra i surfisti.
Trai energia dalle onde
C’è molta più energia dissipata di quella riflessa sulla spiaggia. L’energia dissipata sulla superficie dell’onda che crolla è benefica per il surfista che può utilizzarla come fonte di energia cinetica: l’onda gli fornisce la dinamica necessaria per muoversi, ed eseguire le figure che desidera sulla sua tavola in movimento grazie a l’onda.
Il surf frontale o gonfio si forma come il surf in picchiata, ma l’onda si sposta sulla spiaggia prima che la cresta possa arrotolarsi. La zona di rottura è molto stretta e gran parte dell’energia viene riflessa verso le maggiori profondità. Quando la cresta va più veloce dell’onda stessa, nella parte superiore si forma uno spesso strato di schiuma di cresta. Parliamo poi di un’onda scivolosa, tipica di una riva leggermente digradante. Questo tipo di rottura sfavorisce completamente il surfista poiché l’energia è data alle profondità. Il talento del surfista come “fisico casuale” è quello di essere in grado di riconoscere i tipi di surf per questo scopo.
Esiste anche un caso intermedio tra il tuffo e la rottura frontale. Invece di formare un rotolo, l’onda presenta una faccia verticale prima di collassare.
I surfisti sono spesso soprannominati i “domatori” delle onde. Le buone condizioni delle onde consentono una buona pratica di surf (con molta tecnica comunque!). Ciò significa buone condizioni di vento o mareggiate, che possono variare in base alla località.
Le onde cave, con una pausa a picco, sono le preferite dagli “shortboarder”, che usano tavole corte. Le onde cave sono le onde più potenti, ma non necessariamente le più grandi. In effetti, alcune onde che possono essere descritte come cave sono molto più potenti di un’onda morbida della stessa dimensione. Il principio dello shortboard (short board) è quello di consentire una pratica di surf più “dinamica” con molteplici cambi di direzione sull’onda per ottenere figure diverse. Ciò è reso possibile da un’onda la cui rottura è meglio controllata.
Infine, un surfista fa principalmente ricerca applicata nella disciplina delle “buone onde”.
In generale, che tu giochi con loro, li contempli o li affronti, approfitta di questi momenti di libertà offerti dalla Natura. E ricordiamoci che esiste un solo pianeta Terra dove trascorrere bellissime estati!
Autore
Waleed Mouhali, ECE Parigi
