Biển
Vật lý học > Sóng biển

Bài chi tiết: Sóng biển và Sóng thần
Gió thổi trên bề mặt một vực nước tạo thành sóng có phương vuông góc với hướng gió. Ma sát giữa khối không khí và nước gây ra bởi làn gió nhẹ làm tạo thành những vế gợn sóng. Gió mạng thổ trên mặt biển tạo ra các sóng lớn hơn và khi khối không khi chuyển động sẽ đẩy mặt nước làm tạo thành các font sóng dâng cao. Sóng đạt đến độ cao lớn nhất khi mà tốc độ tại lúc đó nó di chuyển gần bằng với vận tốc gió. Ở vùng nước mở, khi gió thổi liên tục (như ở Nam bán cầu trong Roaring Forties), kéo dài. Nếu gió giảm, thì sự hình thành sóng cũng giảm, nhưng các sóng đã hình thành trước đó vẫn tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu cho đến khi chúng vỗ vào bờ. Kích thước của sóng phụ thuộc vào quãng đường mà nó truyền qua và độ mạnh cũng như thời gian gió tiếp xúc với mặt nước. Khi sóng gặp những loại sóng khác đến với những hướng khác nhau, sự giao thoa giữ hai sóng có thể tạo các vùng biển bất thường.
Phần cao của sóng được gọi là đỉnh sóng; phần thấp nhất được gọi là chân sóng; và khoảng cách giữa các đỉnh được gọi là bước sóng. Sóng bị gió đẩy qua bề mặt của đại dương, nhưng điều này đại diện cho một sự truyền năng lượng và không phải là một chuyển động ngang của nước. Khi sóng đi tới, các phân tử nước tại một điểm dâng cao lên và khi tĩnh sóng, chúng đi xuống, các phân tử nước chuyển động theo một mô hình tròn mỗi lần sóng đi qua. Những phân tử ở gần bề mặt di chuyển nhanh hơn so với những phân tử ở dưới. Khi sóng tiếp cận bờ và di chuyển vào vùng nước nông, chúng thay đổi đặc điểm. Nếu tiếp xúc ở một góc tới bất kỳ, sóng có thể uốn cong hoặc ôm xung quanh các vật thể như đá hoặc mũi đất. Khi các phân tử nước dao động ở dưới cùng của cột sóng tiếp xúc với đáy biển, ma sát giữa các phân tử nước và các bãi biển làm tốc độ truyền sóng chậm lại, khoảng cách giữa các đỉnh sẽ thu hẹp lại và biên độ sóng tăng lên. Lúc này theo mặt cắt sóng, phần đỉnh sóng di chuyển nhanh hơn so với phần chân sóng, và cuối cùng là xuất hiện hiện tượng "sóng vỡ" khi đỉnh chờm về phía trước (so với chân sóng). Chúng tràn lên bãi biển trước khi rút trở lại biển do ảnh hưởng của trọng lực.
Sóng thần là một loại sóng bất thường gây ra bởi các sự kiện có năng lượng lớn không thường xuyên như động đất hoặc trượt lở đất dưới biển, sự va chạm của thiên thạch, núi lửa phun trào hoặc lở đất xuống biển. Các sự kiện này có thể làm dâng cao hoặc hạ thấp mặt nước biển tạm thời trong khu vực bị ảnh hưởng, thường khoảng vài foot. Thế năng của nước biển bị choáng chỗ này được chuyển thành động năng, tạo ra sóng nông, một dạng sóng thần, tỏa ra phía ngoài với vận tốc vài foot vuông theo độ sâu và sau đó chuyển động nhanh hơn trong vùng biển mở so với trên thềm lục địa. Trong vùng biển mở và sâu, sóng thần có bước sóng vào khoảng 80 đến 300 dặm (130 đến 480 km), chuyển động với vận tốc hơn 970 km/h (hơn 600 dặm/giờ) và thường có độ cao nhỏ hơn 1 mét (3 foot), vì vậy chúng thường không được chú ý (quan sát) trong giai đoạn này. Ngược lại, sóng biển do gió có bước sóng vài trăm foot, chuyển động với vận tốc lên đến 65 dặm Anh trên giờ (105 km/h) và có chiều cao sóng đến 45 foot (14 mét).
Một sự kiện xảy ra trên thềm lục địa có thể gây ra sóng thần địa phương ở phía bờ và khoảng cách sóng thần di chuyển qua đại dương. Năng lượng sóng chỉ bị phân tán từ từ, nhưng trải rộng ra toàn font sóng, vì vậy khi sóng tỏa ra nhiều hướng từ nguồn, font sóng kéo dài hơn và năng lượng trung bình giảm xuống, khi đó bờ biển sẽ bị tác động bởi sóng yếu hơn. Tuy nhiên, vì vận tốc sóng bị khống chế bởi chiều cao sóng nên nó không thể di chuyển với cùng vận tốc theo mọi hướng, và điều này ảnh hưởng đến hướng truyền của font sóng-được gọi là khúc xạ-mà có thể tập trung sức mạnh của sóng thần tiến vào một số khu vực và làm suy yếu nó bởi những yếu tố khác tùy thuộc vào địa hình dưới đáy biển.
Khi sóng thần di chuyển vào vùng nước nông hơn vận tốc của nó giảm, bước sóng của nó ngắn lại và biên độ tăng lên vô cùng lớn, như cách mà sóng do gió đi vào vùng nước nông, nhưng quy mô thì lớn hơn rất rất nhiều. Bụng hoặc đỉnh của sóng thần có thể đến bờ biển trước. Trong trường hợp bụng sóng đến trước, biển rút trở lại và rời khỏi làm lộ ra vùng dưới triều gần bờ, đây là một cảnh báo quan trọng trong việc nhận biết sóng thần sắp ập đến. Khi đỉnh sóng đến, nó thường không vỡ nhưng lao vào trong bờ, làm ngập lụt tất tả những gì trên đường đi của nó. Phần lớn sự phá hủy có thể do nước lụt rút/kéo trở lại biển sau khi sóng thần tấn công, mang theo những mãnh vỡ và con người. Nhiều trận sóng thần thường sinh ra từ các sự kiện địa chất riêng lẻ và đến bờ từng đợt khoảng 8 phút đến 2 giờ. Đợt sóng đầu tiên đến bờ có thể không phải là lớn nhất hoặc phá hoại mạnh nhất. Thỉnh thoảng, sóng thần có thể chuyển thành sóng triền lớn, đặc biệt là vùng vịnh nông hay cửa sông. Hệ thống cảnh báo sóng thần hoạt động dựa trên nguyên tắc ghi nhận các sóng địa chất gây ra bởi các trận động đất chuyển động khắp thế giới với vận tốc khoảng 14.400 kilômét (8.900 mi)/giờ, cho phép các khu vực bị đe dọa được cảnh báo khả năng sóng thần tấn công. Những số liệu đo đạc từ mạng lưới các trạm đo mực nước biển có thể xác nhận hoặc dỡ bỏ cảnh báo sóng thần.