5.5. Рух озерної води

Рух озерної води може бути коливальним (сейші, хвилі) або поступаль-

ним (течії, згони, нагони, перемішування). У природі ці два види руху спостері-

гаються одночасно.

Хвилювання на озерах

Один із найпоширеніших видів коливального руху води є хвилювання,

яке виникає під впливом вітру. За зовнішньою формою хвилі зазвичай бувають

тримірні та двомірні. Неправильні, тримірні хвилі (добре виражений фронт

хвилі відсутній), більш стрімкі, ніж на морі. Правильні або двомірні хвилі, які

з'являються на воді під час слабкого вітру з незначним періодом і дуже малими

розмірами. Це – капілярні хвилі, або бриж і. В усіх послідуючих стадіях розви-

тку вітрові хвилі є гравітаційними. Хвилі, які поширюються на водній поверхні

за інерцією (після закінчення вітру або ті, що виходять із зони його впливу), на-

зиваються хвилями зябі. Зяб на озерах спостерігається рідко, переважно на ве-

ликих озерах (на Ладозькому, Іссик-Кульському).

Крут іст ь хвилі – це відношення висоти хвилі до її довжини. Довж ина

хвилі – це відстань між двома вершинами або двома улоговинами. Висот а хви-.

81

лі – це різниця між двома вершинами або улоговинами. Навітряний схил хвилі

крутіший, ніж підвітряний.

Висота хвилі на озерах менша, ніж на морях та океанах. Максимальна ви-

сота хвилі на великих озерах досягає 3-4 м, іноді – 5-6 м (оз. Мічіган – 6.9 м,

Ладозьке – 5.8 м). Хвилі на озері круті.

Глибина поширення хвиль від вітру на озерах обмежується кількома мет-

рами, а на великих озерах досягає 20 м. Так, наприклад, на оз. Байкал хвилі по-

ширюються до глибини 8-10 м, а на Женевському озері – до 9 м.

Під дією вітру виникають згінно-нагінні коливання рівнів. На малих озе-

рах вони невеликі і займають обмежені площі. На великих озерах (Байкал, Оне-

зьке, Аральське, Каспійське) коливання рівнів при згонах і нагонах досягають

декількох десятків сантиметрів, а інколи більше метра.

Сейші

Сейші – це стоячі хвилі на водоймах. Вони виникають при згонах і наго-

нах, різкій зміні атмосферного тиску в окремих частинах озера, при сейсмічних

рухах. При сейшах відбуваються коливальні рухи усієї маси води, причому по-

верхня водойми набуває похилу, то в один, то в інший бік. Нерухома вісь, від-

носно якої коливається водна поверхня, називається вузлом сейші. Залежно від

кількості вузлів сейші бувають одновузлові та багат о вузлові.

Амплітуда, період і довжина сейші неоднакова для різних озер і залежить

від розмірів озера, його довжини та глибини. В невеликих за площею і довжи-

ною, але глибоких озерах, коливання відбуваються швидко, тому і період сейші

короткий, а в таких самих озерах, але мілких, період сейші подовжується. Амп-

літуда сейшу змінюється від кількох сантиметрів до метра і більше. Так, на Ка-

спійському, Аральському морях відомі сейші заввишки до 1 м; на Байкалі – 5-7

см, іноді – 14 см, а період їх – близько 5 годин.

Течії в озерах

Основними причинами течій в озерах є вітер; стік річок, що впадають в

озеро; нерівномірний розподіл температури і мінералізації води, а також атмо-

сферного тиску.

Ст окові т ечії виникають під впливом притоку річкових вод в озеро чи

відтоку озерних вод у річку, що витікає з озера. В обох випадках утворюється

похил водної поверхні в озері, внаслідок чого і відбувається рух води.

Стокові течії на великих озерах простежуються на різних відстанях від

гирла або витоку річок залежно від швидкості їхньої течії і витрат води. Так, за

даними Г. Ю. Верещагіна, стокові течії у районі витоку Ангари відзначаються в

Байкалі лише за 3 км, а води Селенги формують течії тільки влітку і на відстані

30 км від гирла.

Віт рові т ечії в озерах відзначаються значною несталістю. Це є наслідком

мінливості вітрового режиму (напрямку і швидкості вітру), та впливу на течії

індивідуальних особливостей самого озера (розмірів озерної улоговини, конфі-

гурації берегів, рельєфу дна). Швидкість вітрових течій в озері вимірюється са-

нтиметрами чи дециметрами за секунду. .

82

Вітер викликає також згінно-нагінні денівеляції рівня: виникаючі переко-

си рівня створюють так звані компенсаційні т ечії, що розвиваються нижче рів-

ня шару води, охопленого вітровою течією, і протилежно йому направлені. ве-

ликих озерах біля довгих прямолінійних берегів компенсаційна течія має на-

прямок уздовж берега, а в малих озерах, бухтах, звуженнях – протилежний на-

прямку вітрової течії.

Після припинення вітру на багатьох озерах виникають сейші, що супро-

воджуються сейшовими течіями.

Вітер створює також хвильові т ечії, які збігаються з напрямком поши-

рення хвиль.

Якщо напрямок стокових і вітрових течій збігається, то утворюються

т имчасові або пост ійні течії, що проходять по всьому озеру (наприклад, в озе-

рах Байкал і Балхаш).

Густ ині течії можливі лише у великих озерах із чітко вираженою гори-

зонтальною температурною неоднорідністю. В цих умовах виникають горизон-

тальні градієнти густини, які є причиною перемішування води, тобто сприяють

появі густинної циркуляції. Так, у Ладозькому озері виявлена циклональна цир-

куляція, яка охоплює майже усе озеро, за винятком південної мілководної час-

тини, де температура на акваторії змінюється мало. Максимальні поверхневі

швидкості цієї течії близько 25-30 см/с. З глибиною швидкість зменшується і на

глибині 50 м течія практично відсутня.

Перемішування в озерах

Фізичними причинами вертикального перемішування води в озерах є різ-

ниця густини води, що викликає конвективне перемішування.

Конвект ивне перемішування спостерігається в озерах із прісною або со-

лонуватою водою при порушенні густинної стійкості водних мас, яка виклика-

на, наприклад, весняним нагріванням чи осіннім охолодженням поверхневого

шару води температури найбільшої густини. Динамічне перемішування виникає

під дією вітру (хвилювання, вітрові течії). Вертикальна щільнісна стратифікація

в озерах перешкоджає динамічному перемішуванню.