海岸线科学:探索海浪的侵蚀能量

来自科学伙伴的沙地科学活动

关键概念
海洋
海滩
地质学
侵蚀

引言
在海滩上度过一天是与家人和朋友共度美好时光的好方法。您可以游泳、玩游戏和建造沙堡。但是您有没有想过您所站立的海滩是如何形成的?例如,所有这些沙子是如何到达那里的?海滩是由海浪移动岩石颗粒到岸上、离岸和沿岸而形成并不断变化的。在这项活动中,您可以研究海滩的某些部分如何比其他部分更能抵抗海浪的侵蚀,从而形成海滩地貌。

背景
海滩是一种地质构造,由松散的岩石颗粒组成,例如沙子、砾石和贝壳碎片,沉积在水体的海岸线上。海滩有几个关键特征。沙堤是大部分高于水面的部分;这是活跃的海岸线。沙堤的顶部被称为堤顶,而朝向水面倾斜的部分称为坡面。在坡面的底部可能有一个槽,而在更远的海域,可能存在与海滩平行的沙洲。

水中岩层、珊瑚礁和海岬的侵蚀产生了岩石颗粒,海浪将这些颗粒移动到岸上、离岸和沿岸,从而形成了海滩。海浪对海岸线的持续侵蚀也会随着时间的推移改变海滩。侵蚀可能导致的一种变化是海岬的出现。海岬是从海岸线突出到水中的陆地,会影响周围海岸线被侵蚀的方式。

材料
•    油漆滚筒盘
•    量杯
•    沙子
•    水
•    定时器
•    数码相机
•    塑料 500 毫升水瓶(空)
•    成年志愿者帮助拍照
•    小砾石,例如鱼缸砾石

准备工作
•    用五杯沙子覆盖油漆滚筒盘的底部。在盘子的浅端用大部分但不是全部的沙子堆积成一个海滩。
•    缓慢地将六杯水倒入盘子的深端。让水和沙子沉淀五分钟。在这段时间内,海滩发生了什么变化? 步骤
•    拍摄一张您的海滩照片,以便记录其原始状态。海岸线(海滩和水域相遇的区域)在哪里?
•    水平放置一个塑料瓶,使其漂浮在盘子深端的水中。
•    用指尖上下晃动水瓶两分钟,以制造波浪。如果波浪太大以至于水溅出盘子,则将波浪调小。水是如何漩涡的?一分钟后海岸线发生了什么变化?两分钟后呢?
•    晃动瓶子两分钟后,拍摄一张海滩照片。与第一张照片相比,它看起来如何?
•    清空、清洁并擦干油漆滚筒盘。再次准备一个“海滩”,就像您为准备工作所做的那样。当海滩完成后,通过在海岸线中间用两杯小砾石堆成一个土堆来制作一个“海岬”。海岬应部分在水中,部分在海滩上。拍摄一张带有海岬的海滩照片。
•    再次,水平放置塑料瓶,使其漂浮在水中。晃动水瓶两分钟。同样,如果波浪太大以至于水溅出,则将波浪调小。水是如何漩涡的?一分钟后海岸线发生了什么变化?两分钟后呢?
•    两分钟后,拍摄一张海滩照片。与之前的照片相比,它看起来如何?
•    海岬如何影响水的流向?它如何影响海岸线的侵蚀程度?
•    额外:至少再重复两次此活动,并在盘子侧面贴上尺子。有和没有海岬的情况下,海岸线侵蚀的确切程度是多少?
•    额外:尝试加快或减慢晃动瓶子的速度。这会影响海滩随时间推移的变化吗?
•    额外:一次性将大量水倒入盘子的深端,以模拟风暴潮或海啸。海滩会发生什么?

*更正(2012 年 6 月 26 日):句子在发布后进行了编辑,以澄清含义。在这项活动中,实验者被要求观察海岸线的变化。

观察和结果
在您上下晃动水瓶两分钟后,海岸线是否被侵蚀或从水中退去?当有海岬时,大部分海岸线是否侵蚀较少,尤其是最靠近海岬的海岸线?

随着海浪随着时间的推移冲击海岸线,它们会侵蚀海岸线并将其进一步推向内陆。当更大更强的海浪冲击海岸线时,例如在暴风雨中,更多的海岸线会被侵蚀。在由细小沙粒和较大、致密岩石混合而成的海滩上,沙子会首先被侵蚀掉,留下较大的岩石。随着时间的推移,这会形成海岬——较大岩石的突出物——以及附近的海湾。海岬承受了大部分海浪的能量,因此保护海湾免受侵蚀。有时会出于此目的创建人工海岬:防止海岸侵蚀。在您的模型中,您应该看到海岬附近的海岸线侵蚀较少,但在远离海岬的地方,沿着盘子的侧面,发生了更多的侵蚀,海岸线被进一步推向内陆,因为更远的海岸线没有得到海岬的良好保护。

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本活动由科学伙伴合作推出

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