高中地球科學/波浪侵蝕與沉積
- 描述波浪的作用是如何形成不同的海岸線特徵的。
- 討論靜水區域如何形成沙子和沉積物的沉積。
- 討論人類建造的一些結構，以幫助抵禦波浪侵蝕。
你曾經去過海灘嗎？有些海灘有很大而強烈的滾滾波浪，它們向上湧起，並在撞擊海岸時坍塌。所有波浪都是能量，它們透過某種材料傳播（圖 10.13）。我們最熟悉的波浪是透過水傳播的。這些波浪大多數是由風吹過水麵形成的；有時是穩定的風吹過，有時是水面形成的風暴。當波浪到達海岸時，波浪的能量會做侵蝕的工作。當你沿著海灘發現一塊磨砂玻璃時，你就發現了一些波浪作用的證據。你可能會發現什麼其他證據？
當風吹過水麵時，它會擾動水，產生我們熟悉的波浪形狀。你可以在圖 10.14 中看到這種形狀。波浪的最高點稱為波峰。最低點稱為波谷。波浪最高點到最低點的垂直距離稱為波高。從一個波峰到下一個波峰的水平距離稱為波長。有三個因素影響波浪的大小。如果風很大，並且它在很長一段時間內持續地吹過很長的距離，那麼就會形成最大的波浪。風可能很大，但如果它只是短時間內陣風，那麼就不會形成大波浪。更大的波浪做更多的侵蝕工作，這會改變我們的海岸線。每天，當波浪沿著海岸線破碎時，它們都會穩定地侵蝕掉海岸線的一小部分。當有一天，像颶風這樣的大風暴來臨時，它將在很短的時間內造成很大的破壞。
當波浪湧向海岸時，它們通常以一定的角度到達海岸。這意味著波浪的一部分比遠離海岸的波浪部分更早到達淺水區。當波浪湧向海岸時，水會“感覺到”底部，這會減緩波浪的速度。因此，波浪的淺水部分比遠離海岸的波浪部分減速更多。這使得波浪“彎曲”，稱為折射。波浪湧向海岸時彎曲的方式要麼集中波浪能量，要麼分散波浪能量。在海灣等靜水區域，波浪能量會分散，沙子會沉積下來。像懸崖這樣伸入水中的區域會被強大的波浪能量侵蝕掉，這些能量會將它的力量集中在懸崖上（圖 10.15）。
波浪侵蝕懸崖形成於波浪切入懸崖底部，侵蝕掉那裡的土壤和岩石的地方。首先，波浪在懸崖底部切出一個凹槽。如果切掉足夠的材料，上面的懸崖就會坍塌到水裡。這種型別的侵蝕持續多年可以形成一個波浪侵蝕平臺（圖 10.16）。
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如果波浪從兩側侵蝕懸崖，產生的侵蝕會形成懸崖中的一個開放區域，稱為海蝕拱（圖 10.17）。如果海蝕拱上方的材料最終被侵蝕掉，一塊高大的岩石會留在水中，稱為海蝕柱（圖 10.18）。
河流將來自山脈和大陸陸地侵蝕的沙子帶到海岸。土壤和岩石也會被波浪從懸崖和海岸線侵蝕。這些物質被波浪運輸並在較平靜的水域中沉積。當波浪湧向海岸並破碎時，水和顆粒會沿著海岸移動。當大量沙子在一個地方堆積時，就會形成海灘。海灘可以由礦物顆粒（如石英）構成，但也可以由貝殼碎片、珊瑚或甚至破碎的硬化熔岩碎片構成（圖 10.19）。
波浪不斷地將沙粒沿著海岸移動。較小的顆粒，如淤泥和粘土，不會沉積在海岸，因為這裡的水太湍急了。波浪的作用將沙子從海岸上的海灘移動到離岸的沙洲，隨著季節的變化而變化。在夏季，能量較低的波浪將沙子帶到海灘上並留在那兒。這對許多喜歡坐在柔軟沙灘上的人來說是一件好事（圖 10.20）。在冬季，能量較高的波浪和風暴會將海灘上的沙子帶回離岸。如果你在冬季去你最喜歡的海灘，你會發現那裡是一個比夏季平坦、沙質的海灘更陡峭、岩石的海灘。一些社群會用卡車運沙來補充海灘上的沙子。在花費大量資金進行此操作之前，研究波浪的能量並瞭解通常構成海灘的沙粒型別非常重要。如果運來的沙子包含足夠小的碎片，可以在那個海灘上的波浪中被帶走，那麼這些沙子很快就會消失。
由破碎的波浪作用運輸的沙子可以在海灣形成沙洲，或者形成從海岸延伸出來的沙脊，稱為沙嘴。有時，沙嘴的末端會在波浪折射時彎曲到海灣較平靜的水域，導致沙子以鉤狀的形狀彎曲。
當形成海岸的陸地相對平坦且坡度平緩時，海岸線可能會被長長的狹窄島嶼所環繞，稱為屏障島（圖 10.21）。大多數屏障島只有幾公里寬，幾十公里長。許多著名的海灘，如邁阿密海灘，都是屏障島。在自然狀態下，屏障島是抵禦颶風等風暴的第一道防線。
這些地區最終成為我們海岸線最繁華、最城市化的地區，而不是保持屏障島的自然狀態。這意味著像颶風這樣的風暴會損壞房屋和企業，而不是襲擊柔軟的、植被覆蓋的沙質區域。一些颶風襲擊了屏障島，以至於直接穿過該島，帶走了沙子、房屋和任何擋路的東西。
人類建造了幾種不同的結構，試圖減緩波浪產生的正常侵蝕作用，並幫助防止大型風暴對房屋造成破壞。人們建造的一種結構稱為丁壩，它是一堆長而窄的岩石，垂直於海岸線延伸到水中（圖 10.22）。丁壩在丁壩的一側截留沙子，將沙子保留在那裡，而不是讓它沿著海岸線移動。這對丁壩上游一側的人來說效果很好，但會給下游一側的人帶來問題。這些人不再有沙子到達他們家門口的區域。因此，人們必須再建一個丁壩來截留那裡的沙子。這意味著很多人會建造丁壩，但這並不是解決波浪侵蝕問題的很好方法。
人們建造的其他一些結構包括防波堤和海堤（圖 10.23）。這兩者都平行於海岸線建造。防波堤建在遠離海岸的水域，而海堤則建在海岸線上。防波堤建在海灣區域，以幫助保護船隻免受破碎波浪的能量影響。有時，這些平靜水域區域會堆積足夠的沙子，人們需要努力清除這些沙子。海堤的建造是為了在暴風雨期間保護海濱房屋免受波浪侵襲。如果暴風雨中的波浪非常大，有時它們會侵蝕掉整個海堤，使該區域完全失去保護。人們並不總是願意選擇安全的建築做法，而是選擇在海灘上直接建造海濱房屋。如果你想讓你的海濱房屋保持良好的狀態多年，最好將房屋建在遠離海岸的地方。
- 海洋中的波浪是我們看到的能量穿過水麵的表現。
- 波浪的能量會產生侵蝕地貌，如懸崖、海蝕平臺、海拱和海蝕柱。
- 當波浪到達海岸時，在某些區域會形成海灘、沙嘴和屏障島等沉積物。
- 丁壩、堤壩、防波堤和海堤是人類建造的保護海岸免受破碎波浪侵蝕的結構。
- 說出三種人們建造的試圖阻止波浪侵蝕的結構。
- 說出三種由波浪侵蝕產生的天然地貌。
- 波浪形態的各個部分叫什麼名字？
- 描述產生波浪折射的過程。
- 如果你去一個有珊瑚礁的熱帶地區的海灘，那裡的海灘會是什麼樣的？
- 海拱
- 當波浪侵蝕懸崖時形成的侵蝕地貌。
- 屏障島
- 狹長的島嶼，通常由沙子組成，是自然界抵禦風暴的第一道防線。
- 防波堤
- 在水中建造的結構，平行於海岸，以保護船隻或港口免受強浪的侵襲。
- 丁壩
- 垂直於海岸建造的長而窄的石頭或木材堆，用於攔截沙子。
- 海蝕柱
- 孤立的岩石塔，當海拱坍塌時形成。
- 海堤
- 沿著海岸建造的結構，平行於海岸，以抵禦強浪。
- 沙嘴
- 狹長的沙堤，隨著波浪沿著海岸輸送沙子而形成。
- 海蝕平臺
- 平坦的水平區域，由波浪侵蝕形成，因為波浪侵蝕懸崖底部。
- 波峰
- 波浪形態的最高部分。
- 波高
- 波峰到波谷的垂直距離。
- 波長
- 波峰到波峰的水平距離。
- 波谷
- 波浪形態的最低部分。
- 哪些情況會增加波浪侵蝕的速度？
- 如果屏障島是自然界抵禦海洋風暴的第一道防線，為什麼人們要在上面建造房屋？
- 海堤是否會增加波浪造成的破壞程度？