10.10.5. Внутренние волны
Действие внешних причин на море приводит в движение не только поверхностный, но и глубинный слои воды. Колебательное, волновое движение существует в толще воды в виде внутренних волн, как правило, на границе раздела вод с разной плотностью. Их существование было замечено еще Ф. Нансеном и Б. Хелланд-Хансеном в Норвежском море (1909) по изменению температуры в одной и той же точке в течение короткого времени. Ученые дали правильное объяснение таким колебаниям, предположив, что происходят вертикальные смещения слоев при горизонтальном распространении волны. Оказалось, что высота внутренней волны достигала 100 м. Внутренние волны огромной высоты имеют период в несколько часов и длину в десятки и сотни километров. Волны с периодами от 5—10 мин до 2—5 ч имеют длины в сотни метров и километры, а высоты — 10—20 м.
Скорость распространения внутренней волны зависит от разности плотностей соседних слоев воды:
, (10.17)
где 2 — плотность нижнего слоя воды, a 1 — верхнего.
Особую разновидность внутренних волн представляют волны, вызванные приливообразующей силой, которая существует в воде на любой глубине. Эти волны выделяются по своему периоду, который равен или кратен суткам (точнее — лунным суткам).
Еще одна разновидность внутренних волн была также обнаружена Ф. Нансеном по поведению судна «Фрам»: в некоторых местах оно сильно замедляло ход без всяких видимых причин. Это явление было замечено в прибрежных водах Норвегии, Канады и названо «мертвой водой». Оно наблюдалось тогда, когда поверх соленой воды залегал слой пресной или сильно опресненной воды. Движущееся судно создает систему внутренних волн на границе слоев, на что и тратится энергия его движения.
Внутренние волны имеют большое значение в развитии процессов перемешивания воды, в формировании ее тонкой структуры, сильной переслоенности, создаваемой разрушением гребней волн, они влияют и на распространение звука, преломление звуковых лучей, приводят к катастрофам подводных лодок, снижают надежность определения океанологических характеристик, создавая неопределенность в причинах их изменений.
10.11. Приливы
Приливом называется движение вод океана, вызываемое силами взаимодействия в системе Земля — Луна — Солнце. Нагляднее всего это явление наблюдается в виде периодических колебаний уровня воды у берегов, где происходит то повышение уровня — прилив, то понижение — отлив. Крайнее положение уровня в конце прилива называется полной водой, в конце отлива — малой водой, разность этих уровней — величиной прилива. Нередко в литературе величину прилива обозначают термином «амплитуда», которым пользовались прежде. Однако термин «амплитуда» имеет точное физическое определение — наибольшее отклонение от среднего положения при колебательном движении. В общем случае можно считать, что величина прилива — это двойная амплитуда.
Некоторое неудобство состоит в том, что в русском языке одним и тем же термином «прилив» обозначаются и явление в целом, и его часть. Однако обычно легко понять, в каком именно смысле употреблено слово «прилив» — в частном или, в общем. Отмеченного неудобства можно избежать, например, таким образом: подъем уровня (приливную фазу) именовать прилив — в единственном числе, а совокупность приливных и отливных фаз — приливы — во множественном числе. Явление прилива в океане проявляется не только в виде колебаний уровня, но и в виде течений, и, как было упомянуто раньше (см. разд. 10.10.5), в виде внутренних волн.