
книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны
.pdfтаны |
именуют |
такие условия |
«мертвой водой»: попав |
в районы |
|||||||||||
с |
такой водой, корабль теряет |
скорость, |
|
хотя |
его |
машины |
|||||||||
работают |
на полную |
мощность, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Из |
всего |
сказанного |
следует, |
что |
для |
развития |
штормовых |
|||||||
во лн |
нужен |
не |
т о л ь к о |
о ч е н ь |
сильный |
ветер >— нужно, |
чтобы он |
||||||||
работал длительное время и чтобы |
тлуби'иа |
моря |
тоже была |
||||||||||||
достаточно |
большой. |
Но |
и |
этого мало: |
волнам |
необходим |
|||||||||
простор. И недаром среди исследователей |
волнения |
|
укоренил |
||||||||||||
ся |
еще |
один |
термин — разгон |
волн. |
Он не |
совсем |
|
правилен, |
|||||||
но |
ясен каждому: чем больше разгон, |
тем |
больше волны. |
||||||||||||
А |
физический |
смысл |
этого |
понятия |
таков: |
это |
расстояние, на |
котором ветер беспрепятственно может отдавать свою энер гию развивающимся волнам. Если разгон ограничен большой кривизной воздушного потока или же на пути ветра и волн встает противоположный берег, то и размеры волн будут ограничены. Поэтому величину разгона нужно обязательно учитывать, если мы хотим определить величину волн в том или ином море. Чтобы одновременно учесть и скорость ветра, и
время |
его действия, |
и разгон, |
составлены |
специальные |
таб |
|||||
лицы. |
Из таблицы видно, например, |
что |
если |
над глубоким |
||||||
морем |
ветер |
со |
скоростью 20 |
м/сек |
будет |
продолжаться |
||||
11 часов, а разгон будет 500 км, |
то |
высота |
волн |
окажется |
рав |
|||||
ной 6,2 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
того чтобы учитывать еще и глубину моря, составлены |
|||||||||
другие |
таблицы и рассчитаны соответствующие диаграммы. |
|||||||||
Во |
многих |
случаях |
морской |
практики |
нужно |
рассчитывать |
||||
волны |
зыби. |
Это |
столь |
же сложная |
задача, |
как |
и расчет |
раз- |
51
|
|
Элементы ветровых волн при неизменной |
||||
Скорость |
|
|
|
|
|
|
ветра, м/сек. |
|
|
|
|
|
|
|
Высота, м |
Длина, м |
Период, .сек |
Продолжи тельность роставолн, часы |
' Элементы |
|
Разгон, км |
Высота, м |
Длина, м |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
1 |
0,4 |
9 |
2,5 |
0,2 |
0,7 |
18 |
2 |
0.5 |
12 |
2,9 |
0,4 |
1,0 |
25 |
5 |
0,7 |
17 |
3,5 |
0,8 |
1,5 |
36 |
20 |
1,2 |
29 |
4,5 |
2,3 |
2,6 |
67 |
50 |
1,4 |
40 |
5,7 |
4,4 |
3,6 |
97 |
100 |
1,5 |
52 |
6,0 |
7,0 |
4,4 |
128 |
500 |
1,8 |
81 |
7,5 |
20 |
6,2 |
230 |
1500 |
2,1 |
97 |
8,2 |
61 |
6,8 |
316 |
2000 |
2Д |
101 |
8,4 |
90 |
7,3 |
355 |
|
|
|
|
|
( 8, 0) |
|
* Указаны элементы волн, |
близких к значительным, в скобках |
|||||
вивающихся |
волн. |
Расчеты |
для зыби |
затрудняются |
тем, что |
учесть воздействие ветра на зыбь очень трудно. Если же пре
небречь ветром, то можно приближенно рассчитать, |
какую |
высоту будут иметь волны зыби через определенные |
проме- |
52 |
|
скорости |
ветра на глубоком море. |
|
|
2 0 |
|
|
|
волн |
Продолжи тельность роста волн, часы |
|
|
Период, сек. |
Высота, м |
Длина, м |
|
3,6 |
0,1 |
1,1 |
30 |
4,2 |
0,2 |
1,6 |
40 |
5,0 |
0,5 |
2,3 |
59 |
6,8 |
1,4 |
4,0 |
,106 |
8,2 |
2,9 |
6,0 |
157 |
9,4 |
5,0 |
8,1 |
212 |
12,7 |
11 |
12,2 |
390 |
14,7 |
40 |
14,7 |
560 |
15,2 |
51 |
15,4 |
610 |
|
|
(46,0) |
|
приведена |
предельная |
высота при |
данной |
|
Т а б л н ц а I |
30 |
|
С о |
Продолжи тельность роставолн, часы |
С? |
|
О |
|
S' * |
|
I—1 <и |
|
4,5 |
0,1 |
5,3 |
0,2 |
6,4 |
0.4 |
8,6 |
1.1 |
10,5 |
2,3 |
12.24,0
Гб,5 |
10 |
20,0 |
30 |
20,8 |
31 |
скорости |
ветра |
жутки времени. Для подобных подсчетов составлена таблица, которая одновременно показывает, какое расстояние пробегут волны зыби за то или иное время.
53
T ;i б л п ц л 2
Высота волн зыби через 12, 24 и 36 часов и расстояния, проходимые зыбью за те же промежутки времени
на глубоком море
вы |
м |
Начальная |
сота волн, |
10
9
8
7
6
5
4
12 часов
высо та, м |
расстоя ние, мили |
|
1 |
6,4 |
220 |
5,8 |
200 |
5,2 |
180 |
4,6 |
160 |
4,1 |
135 |
3,5 |
ПО |
2,8 |
90 |
24 |
часа |
3 6 |
1часов |
высо та, м |
расстоя ние, мили |
высо та, м |
расстоя ние, мили |
|
|
1 |
|
4,4 |
475 |
3,2 |
725 |
4Д |
430 |
3,1 |
690 |
3,8 |
380 |
3,0 |
610 |
3,5 |
335 |
2,9 |
505 |
3,2 |
290 |
2,3 |
450 |
2,9 |
240 |
1,9 |
365 |
2,3 |
190 |
1,6 |
290 |
ВОЛНЫ СОКРУШ АЮ Т И ВОЛНЫ СТРО ЯТ
Волн неистовых прибоем Беспрерывно вал морской С ревом, свистом, визгом, воем Бьет в утес береговой...
И озлобленные боем, Как на приступ роковой,
Снова волны лезут с воем На гранит громадный твой.
Ф. Тютчев . Море и утес.
Любой человек, видевший бурное море, скажет, что самое
первое впечатление от волн — их |
неукротимая |
энергия, |
ярост |
||||
ная, необузданная мощь стихии. |
Поэты |
передают |
ее |
своими |
|||
стихами, |
художники — красочными |
полотнами, а |
ученые — |
||||
схемами |
и чертежами. |
|
|
|
|
|
|
Перед |
нами один такой чертеж |
(рис. |
7). |
Он |
показывает |
силу удара волн о препятствие в зависимости от их периода.
Здесь для обозначения |
силы удара |
мы |
вводим цифры 15, 20, |
|||
25. «Скромные» |
буквы |
«т/м2» означают |
тонны, то есть тысячи |
|||
килограммов на |
каждый |
квадратный |
метр |
площади. |
Да, имен |
|
но тонны! Опечатки здесь нет! |
|
|
|
|
||
Все точки на . этих рисунках— факты. |
Их |
мало, но |
«добыть» |
даже одну из этих точек стоит немалых трудов.
Инженеры и исследователи укрепляют на сваях, в стенках молов, волноломов и других морских сооружений различные
55
5 |
ю tCcaw,) |
Рис. 7. Сила удара (Р) волн о препятствие в тоннах на квадрат- ,ный метр, з зависимости от периода волн в секундах (т м .
динамометры и соединяют их регистрирующими приборами. Регистраторы устанавливают на берегу, в лабораториях. Иногда лаборатории располагают прямо в море под укрытием желе зобетонных стен, как, например, в Сочи, на специальной волно исследовательской станции. Затем набираются терпения — ведь хочется «записать» шторм особенно сильный. Дождавшись нуж ной погоды, ведут наблюдения. Нередко мощные удары волн выводят из строя динамометры, открывают соединительные
кабели, а иногда повреждают и всю |
установку. Хорошо, если |
при этом сохранятся записи и ленты |
самопи-сцев. А если не |
сохранятся, тогда всю работу начинай сначала. Так бывало не один раз. Поэтому гидротехники тщательно изучают каждый случай повреждения сооружений на море, каждое разрушение волноотбойных стенок, молов и волноломов. И не только сооружений, но и даже скал. Одна из скал, по имени Монах,
тысячелетиями |
стояла |
на берегу Черного |
моря |
в Крыму. |
|
В 1931 году черноморские волны разбили ее на куски.. |
|||||
Массивы, из которых строят |
оградительные |
сооружения |
|||
вокруг портов, |
также |
становятся |
жертвами |
безжалостных волн. |
В порту Поли на Черном море во время шторма волны легко сбросили 20-тонные массивы со своих мест. На побережье Голландии штормовые волны перебросили такие же тяжелые
массивы через |
стенку, подняв |
их на высоту 4 метра. Алжир, |
порт Мустафа, |
1934 год. Здесь |
добычей волн оказались масси |
вы-гиганты, а |
высота волн была относительно небольшой — |
всего 7 метров. Шотландия, порт Вик, 1872 год. Для строитель ства порта были использованы тысячетонные массивы, но волны
57

Подсчеты показывают, что энергия, которую имеет волна
высотой, например, в 6 |
и |
длиной в |
80 |
метров, |
составляет |
||||
360 000 кг/м на |
каждый метр длины своего гребня. |
А |
в при |
||||||
брежных |
зонах |
гребни |
волн |
вытягиваются |
на |
сотни |
метров |
||
в длину. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергия волн огромна, и расходуется она не |
только |
на то, |
|||||||
чтобы разбить |
скалу. Их работа, продолжается |
дальше: |
снова |
||||||
и снова |
волны |
бьют в |
скалы, дробят |
их |
на |
мелкие |
куски, |
словно перемалывая, перекатывают с места на место, превра щают в гальку, а затем в песок.
Мощный штормовой прибой — это |
сотни и |
тысячи |
разру |
|||||
шающихся волн. И каждая |
из них |
со |
всей |
своей страшной |
||||
силой |
обрушивается |
на |
берег, |
скалы, |
прибрежные |
камни. |
||
И так |
продолжается |
многие часы, |
дни и |
ночи, |
а иногда |
и не |
дели подряд.
Волны работают не одни: прибрежные течения подхватыва ют гальку, песок и уносят их. И вот результат, как это описы
вают |
исследователи |
берегов: |
«На |
участке |
берега |
Азовского |
|||
моря |
между |
Евеком |
и |
Ахтарском |
ежегодно |
море смывает |
|||
3 га чудесной пахотной земли. На |
Черном |
море |
город Поти |
||||||
потерял уже |
несколько |
улиц, |
а вблизи города |
Очамчире за |
|||||
20 лет море «съело» полосу берега |
в 140 м шириной». |
||||||||
Или еще |
один пример. В |
подходном |
канале |
Порт-Саида |
один берег, что к востоку от мола, |
разрушается с очень боль |
|
шой скоростью — 17 м в |
год. Это |
неудивительно: на Среди |
земном море развиваются |
волны почти такие же большие, как |
|
и в океане. |
|
|
59
Этот процесс разрушения |
в о л н а м и |
берегов постоянно идет |
не только на всех океанах и |
морях, |
но и на водохранилищах |
и озерах. Даже на Москва-реке маленькие волны от прохо дящих речных трамваев и прогулочных теплоходов почти так же разрушают берега, как и штормовой прибой на море. Разумеется, масштабы этих явлений на канале и на море раз
личны, |
но |
механизм |
действия |
волн в обоих |
случаях почти |
один |
и тот |
же. |
|
|
|
|
|
Однако |
волны не |
только |
разрушают, они |
и созидают, |
иног |
да тут же рядом. В подходном канале Порт-Саида, о котором уже говорилось, есть другой берег, западный. Если восточный берег быстро разрушается, то западный, наоборот, растет и выдвигается в море. Те же самые волны наращивают этот бе рег со скоростью 15 м в год!
Особенно |
яркий |
пример созидательной работы |
морских |
||
волн — северные берега Азовского моря. |
Здесь |
целое |
семей |
||
ство узких и |
длинных |
кос, простирающихся |
далеко |
в море. Так, |
Бердянская коса, сложенная из обломков ракушки и песка, имеет длину 20 км. А отмель, которой заканчивается эта коса,
протянулась |
еще дальше. |
|
Восточный |
берег Каспийского |
моря также богат косами. |
В устье почти каждой реки, |
впадающей в море, волны соз |
|
дают так называемый бар, или |
устьевую мель, которая закры |
вает кораблям вход в реку. Во время половодья и паводков ре ка прорывает эти мели, но волны вновь восстанавливают бар.
Морские течения переносят грунт на очень большие рассто яния и откладывают его. Нередко наносы откладываются сов-
60
teM не там, где нужно человеку. Например, в каналах, по ко торым корабли подходят к портам, в устьях рек. Тогда начина ют дноуглубительные работы или вычерпывание насосами.
Дноуглубительными |
снарядами |
вынимают |
грунт |
и на баржах |
|||||||||
перевозят |
его |
на особые |
свалки. При неудачном выборе места |
||||||||||
такой |
свалки |
волны |
снова |
могут |
перенести |
вычерпанный |
грунт |
||||||
на |
прежнее место |
или |
засыпать |
какой-либо |
другой |
канал, |
|||||||
у |
другого |
порта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
20 |
миллионов рублей в ю д —какова |
примерная сумма, в ко |
||||||||||
торую обходится государству «работа» |
волн |
и течений |
в при |
||||||||||
брежной |
зоне. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Именно поэтому |
совсем недавно |
возникла |
специальная нау |
ка о морских берегах. Морские геологи, океанологи, гидрогео логи после тщательных совместных поисков и многолетних ра бот все-таки нашли способы защиты берегов от размыва, а ка налов— от заносимое™. И сейчас мы уже умеем создавать искусственные пляжи с помощью тех же самых морских волн.
Это очень интересная проблема. Она хорошо описана, на пример, в увлекательной книге профессора В. П. Зенкевича «Белая полоса».
Волны в прибрежной зоне тоже таят немало загадок.
Во время штормов и ураганов в открытом океане волны на бирают силу, а затем разбегаются во все стороны — прочь от шторма. Но вот на пути волн встречается берег. По мере при ближения к нему глубина уменьшается, иногда плавно и посте пенно, иногда быстро и резко. Тот огромный запас энергии, ко торый накопили волны от ветра в бескрайних просторах оке-
61