книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны

Р а з н о о б р а з и е в о л н и их изменчивость стали п р е д м е т о м

серьезных исследований. Прежде всего оказалось, что при

наш взгляд. Затем пришли к выводу, что правильнее всего го­ ворить о средних размерах волн. А чтобы надежно вычислить среднюю высоту, нужно проследить не менее ста волн подряд. Понятно, что для этого придется вести наблюдения 10, 15 или даже 20 минут. Это под силу только прибору, который, не про­ пустив ни одной волны, покажет ее период и высоту.

Изучение изменчивости волн привело к еще одному важ­ ному выводу: периоды волн отличаются меньшим разнообра­

максимальными и средними элементами волн практически по­

крупные волны идут группами, состоящими из нескольких волн. Этим обязательством заинтересовались моряки, судостроители. Ведь имеется существенная разница: действует на корабль

одна волна или серия крупных волн. Появился даже особый термин — групповидноеть волн. Физики это явление объяснили довольно просто; оно возникает в том случае, когда на по­ верхности воды одновременно бегут несколько систем волн: достаточно лишь небольшой разницы в фазах между ними, то

41

ОТ ШТИЛЯ ДО ШТОРМА

Облака бегут над морем, Крепнет ветер, зыбь черней, Будет буря: мы поспорим И помужествуем с ней.

Смело, братья! Туча грянет, Закипит громада вод, Выше вал сердитый станет, Глубже бездна упадет!

Н. М. Я з ы к о в . Пловец.

Зеркально-гладким море бывает только при полном безвет­

похожие на чешуйки. Они невелики, всего несколько милли­ метров, и природа этих волн несколько иная, чем чисто вет­ ровых: помимо ветра, для образования ряби большое значение имеют молекулярные силы, то есть поверхностное натяжение. Достаточно стихнуть ветру, и нет этих мельчайших волн. Но

если ветер усиливается, крепчает, то именно из этих микро­ скопических волн вырастают со временем те мощные штормо­ вые волны, которые мы образно сравниваем с горами.

Рябь мы видим не только при легком бризе. Она постоянно существует на склонах развивающихся ветровых волн. Мелкие и крупные капиллярные волны способствуют питанию волн энергией ветра. Но каким образом передается эта энергия?

43

ветра. Развитие волн идет тем быстрее, чем больше квадрат

лось не сразу. Долгое время это было загадкой. Чтобы разга­ дать ее, ученые идут в море, измеряют волны, ведут теорети­

Черного моря академик В. В. Шулейкин. Бассейн имеет форму кольца с внешним диаметром 40 м. В бассейн' наливается мор­ ская вода, над которой мощные вентиляторы создают сильный ветер. Чтобы следить за жизнью волн, их развитием и -ростом,

стенки бассейна сделаны из стекла. На них нанесена масштаб­ ная сетка, позволяющая отсчитывать и фотографировать высоту волн и их длину. При скорости ветра в 12— 13 м/сек через считанные часы в бассейне можно получить волны до полутора

45

волн; они становятся все круче, так как длина волн увеличи­ вается медленнее, чем высота. Отдельные волны бывают на­ столько крутыми, что их гребни опрокидываются. По мере усиления ветра и развития волны они становятся все более «молодыми». Да, это именно так: время идет, а возраст волн уменьшается. Объяснение этому парадоксу мы получим, если вспомним, что возраст волн— это отношение скорости' их рас­

волны, следовательно, в самый разгар шторма ветровые волны самые юные.

Наблюдения показали, что при скорости ветра30— 35 м/сек и больше возраст волн в момент максимального ветра состав­

ветер все еще работает на волны: его уменьшающаяся скорость больше скорости волн, и питание их энергией ветра продол­ жается. Это приводит к весьма важным последствиям.

В 1820 году русские корабли под командованием Беллинс­ гаузена во время сильного шторма пересекали Южный океан, направляясь к берегам неизведанной Антарктиды. Но вот сильный ветер начал стихать. Казалось бы, что и волнение

47

Ёще один подобный момент отмечен Джеком Лондоном в <ниге «Путешествие на «Снарке»: «.„ветер стихал, а волны ста­

разница во времени между максимумами высоты Ьолн и ско­ рости ветра достигает 6 часов, а в отдельных, правда редких, случаях — еще больше, И только тогда высота волн начнет уменьшаться, когда скорость ветра станет меньше скорости распространения волн.

Иногда, шторм налетает внезапно. В течение буквально нескольких часов ветер усиливается до урагана и удержи­ вается довольно долго. В этом случае высота волн сразу вы­ растает очень резко, а потом, когда скорость ветра удержи­

чивается. Чем большее расстояние пробегут волны, тем доль­ ше продолжается их развитие. Скорость распространения волн продолжает увеличиваться даже тогда, когда она сравняется

со скоростью ветра. В конце концов волны обгоняют ветер и выходят из зоны шторма, как бы предупреждая о нем встреч­

48

нично. Строгие законы физики не допускают этого дажа при идеальных условиях, например, при бесконечно большом вре­ мени действия ветра и очень большой протяженности водного пространства. В этих идеальных условиях волны разовьются до некоторого предела, то есть до того момента, когда приход

Для полного развития волн требуется довольно много вре­

Так происходит развитие ветровых волн на океанах и глу­ боких -морях. А на мелководных акваториях исследователей ожидала очередная загадка. Дело в том, что для каждого мелководного моря высока волн обычно не превышает неко­

4?

этого особые максимальные рейки, которые автоматически отмечают наибольшую высоту волн и сохраняют ее до тех пор, пока станет возможным подойти к рейке, например на

шлюпке.

Измерения оказались весьма любопытными: самая большая

она будет разрушаться опять по той же причине: дно будег мешать частицам волны описывать свои эллипсы, так необхо­ димые для существования волн. Но развивающиеся на мелкой

после шторма вода в море практически непрозрачна: волновое движение проникает до самого дна, перемешивает всю неболь­

об ошибках при замерениях глубины, но ошибок не находили. Обнаружили другое — слой воды с иной плотностью, чем на поверхности. Этот слой назвали слоем скачка плотности. При большом «скачке» такси слой влиял на волны почти как дно. «Жидкий грунт» — так назвали гидрологи свою находку. Капи­

50