’ Onda ‘ è un termine comune per un certo numero di modi diversi in cui l’energia viene trasferita:

• Nelle onde elettromagnetiche, l’energia viene trasferita attraverso le vibrazioni dei campi elettrici e magnetici.
• Nelle onde sonore, l’energia viene trasferita attraverso la vibrazione di particelle d’aria o particelle di un solido attraverso le quali viaggia il suono.
• Nelle onde d’acqua, l’energia viene trasferita attraverso la vibrazione delle particelle d’acqua.

Le onde trasferiscono energia ma non massa

Quando guardiamo le onde del surf che arrivano a riva, è facile pensare che singole particelle d’acqua si stiano muovendo verso di noi, ma in realtà non è così. Le particelle coinvolte nelle onde si muovono avanti e indietro perpendicolarmente al modo in cui l’onda sta andando, ma non si muovono in modo significativo nella direzione dell’onda. Le particelle “prendono parte” all’onda urtandosi l’una contro l’altra e trasferendo energia. Questo è il motivo per cui l’energia può essere trasferita, anche se la posizione media delle particelle non cambia.

Come funziona? Può aiutare a pensare a una boa che fluttua nell’oceano. La boa viene spostata su e giù dalle onde che le passano accanto, ma non si muove direzionalmente attraverso l’acqua.

Potresti anche pensare a un’onda messicana in una partita sportiva. L’onda si muove intorno all’arena, ma i membri del pubblico non si muovono con essa – si alzano e si siedono (un movimento perpendicolare alla direzione dell’onda).

Le particelle in un’onda d’acqua scambiano energia cinetica per energia potenziale

Quando le particelle nell’acqua diventano parte di un’onda, iniziano a muoversi verso l’alto o verso il basso. Ciò significa che l’energia cinetica (energia del movimento) è stata trasferita a loro. Mentre le particelle si allontanano dalla loro posizione normale (verso la cresta dell’onda o verso il trogolo), rallentano. Ciò significa che parte della loro energia cinetica è stata convertita in energia potenziale – l’energia delle particelle in un’onda oscilla tra energia cinetica e potenziale.

Pensare all’energia potenziale può aiutarci a capire perché gli tsunami possono essere così dannosi. Quando uno tsunami si avvicina alla riva, si secca (diventa molto più alto), quindi le particelle d’acqua vengono spostate ulteriormente dall’equilibrio. Acquisiscono molta energia potenziale, e questo viene rilasciato quando l’onda interagisce con la terra.

Misurare l’energia in un’onda

Perché alcune onde hanno più energia di altre? La frequenza e la lunghezza d’onda di un’onda sono entrambi indicatori della sua energia, ma questo differisce per i diversi tipi di onde.

Per le onde d’acqua, quelle con un’alta velocità e una lunga lunghezza d’onda (come uno tsunami) hanno più energia. Per le onde elettromagnetiche, la velocità è costante, quindi le onde con un’alta frequenza e una lunghezza d’onda corta (come i raggi X) sono le più energiche.

Per tutte le onde, un’ampiezza maggiore significa più energia.

Nello spettro elettromagnetico interattivo è possibile fare clic su varie lunghezze d’onda per saperne di più sulle onde che compongono lo spettro.

Sfruttare l’energia delle onde

Gli scienziati in Nuova Zelanda e altrove stanno esaminando come trasformare l’energia delle onde d’acqua in elettricità. Gli oceani intorno alla Nuova Zelanda sono luoghi promettenti per generare energia ondulatoria perché abbiamo grandi onde e forti correnti. La generazione di potenza delle onde comporterebbe un dispositivo subacqueo (come una pagaia, ad esempio) che si muoverebbe in risposta alle onde e azionerebbe una turbina che produrrebbe elettricità.

L’idea della potenza delle onde è attraente perché le onde sono una risorsa sostenibile – non possono essere utilizzate (a differenza di altre risorse, come il carbone, che vengono utilizzate per produrre elettricità in Nuova Zelanda). Tuttavia, sono piuttosto inefficienti: hanno bisogno di molto spazio costiero per generare quantità utili di energia. Usando la modellazione matematica e la costruzione di modelli fisici, gli scienziati Kiwi stanno studiando come sfruttare la potenza delle onde, ma ci vorrà un po ‘ di tempo prima che usiamo l’elettricità dalla potenza delle onde nelle nostre case.

Tra il 2007 e il 2011 l’Energy Efficiency and Conservation Authority (EECA) ha amministrato il Marine Energy Deployment Fund che ha finanziato progetti per l’energia marina. Dopo una revisione nessuno dei progetti è stato selezionato per progredire ulteriormente e, a partire dal 2016, l’EECA ritiene che l’abbondanza di risorse energetiche rinnovabili più economiche in Nuova Zelanda renda improbabile che l’energia marina contribuisca alla rete nazionale nel prossimo futuro. Le indagini sullo sfruttamento dell’energia delle onde oceaniche continuano in altri paesi.

Dal 2017 al 2019, come parte di un progetto Sustainable Seas Innovation Fund, NIWA ha studiato se la generazione di elettricità dalle forti correnti di marea all’interno dello stretto di Cook sarebbe stata praticabile per Aotearoa. Per saperne di più, vedere Energia dalle correnti di marea – Dare il via a una nuova industria marina con un enorme potenziale dal sito web di NIWA.