Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.53 Mб
Скачать

их новая жизнь, хотя и кратковременная, но очень бурная и полная самых удивительных превращений и изменений. Эти из­ менения начинаются при глубине моря в несколько десятков метров, иногда больше, иногда меньше — в зависимости от дли­

ны приходящих к берегу волн. Чем длиннее волна, тем раньше

она начинает «чувствовать» дно. Глубина, несколько

меньшая

половины волны, уже влияет на нее.

 

 

 

 

 

 

 

Если

волны

встречают

линию

берега

под

некоторым углом,

то ближняя к

нему

часть

фронта

волн

замедляет

свой

бег, тог­

да как мористая часть продолжает

распространяться

с преж­

ней скоростью, обгоняя ближнюю

к

берегу

часть.

Так фронт

волн

постепенно

разворачивается;

в

результате

они

подходят

к берегу

по

направлению

нормали

к береговой

черте.

В конце

концов волна подходит к берегу всем своим фронтом.

 

Это

явление

 

хорошо

известно

физикам.

Оно

называется

рефракцией

волн

и свойственно

не

только

морским

волнам,

но и многим другим, например

световым.

 

 

 

 

Особенно

интересно

наблюдать

 

за

рефракцией

морских

волн

при входе

их в бухту или

в

районе

какого-нибудь

острова

с самолета. В первом случае фронт волн принимает форму бе­ регов бухты, а во втором — позади острова можно видеть вол­ ны, бегущие прямо навстречу друг другу, хотя раньше все они принадлежали к одной и той же системе подходящих к острову волн. Настолько значительно меняется направление движения волн в результате рефракции.

Однако самое главное в судьбе волны у берега — ее разру­ шение. Как раз в этот момент и проявляет свою силу и мощь

63

в.ся энергия волны, накопленная ею от ветра и принесенная к берегу, Именно разрушающие волны «грызут» берег, подбра­

сывают вверх на несколько десятков метров огромные массы

воды, э вместе с нею — и отдельные камни. Известны

случаи,

когда на высоге 30 м

волнами

был сорван

колокол, а на маяке

высотой 60

м разбит

фонарь.

Взбросы

у

Кавказского

берега

Черного моря достигают высоты 50 м.

 

 

 

Как же

освобождается

энергия волн?

Как превращается она

в мощную

ударную

силу,

сокрушающую

 

вековые скалы

и же­

лезобетонные монолиты?

Причиной этому служат дно и сила трения, которая прояв­ ляется при набегании волн, пришедших с больших глубин на меньшие. Под влиянием дна орбитальное движение частиц в

нижней

части волны, в ее подошве, замедляется, а гребень вол­

ны, не

испытывающий этого воздействия, продолжает стремиться

вперед. Равномерное движение частиц по

орбите

нарушается.

Симметричный на глубокой воде профиль

волны

относительно

спокойного уровня моря существенно изменяется:

возвышение

гребня над ним становится больше углубления ложбины. Вся волна как бы «приподнимается» на поверхности моря. Склон волны, обращенный к берегу, делается все круче и круче и наконец обрушивается всей своей тяжестью.

Эффект

разрушения волн усиливается порывами ветра, если

он дует на

берег, но в еще большей степени — сложным аэро-

гидродинамическим эффектом, который носит название кавита­ ции. Суть этого явления заключается в том, что в обрушиваю­ щейся волне много пустот и пузырьков воздуха. Они оказыва-

64

ются под очень большим давлением, которое освобождается

при обрушивании волн, и происходят оглушительные «взрывы». Мощь обрушивающихся валов усиливается еще и тем, что гребни волн в прибрежной зоне вытягиваются в длинные валы: трехмерные волны открытого моря превращаются в длинногребневые, почти двухмерные волны. Кроме того, по мере про­ движения волн к берегу их разнообразие по высоте уменьша­ ется. Высота малых волн увеличивается, а больш их— несколько

уменьшается.

Форма рельефа дна моря весьма различна. Столь же раз­

нообразны формы и

размеры

прибрежных

скал

и камней,

а также состав горных

пород,

образующих дно

и

берега. Все

это, как и разнообразие самих волн, является причиной раз­ личных форм прибоя у берегов. У лриглубых берегов с кру­ тыми камнями мы слышим мощные удары, подобные раскатам

грома,

видим

большие

и высокие взбросы у

камней

и скал.

Море

в таких

районах

напоминает кипящий

котел,

так как

картина прибоя дополняется явлением отражения волн от ска­

листых берегов.

 

 

 

 

 

 

На обширных пологих и широких прибрежных отмелях с не­

большими

 

уклонами

дна разрушение волн

начинается далеко

от

берега.

Чаще

всего обрушение волн происходит

при

глуби­

не

моря,

всего

лишь в 1,5—2 раза превышающей высоту

волн.

П о э т о м у

волны

разной вы сот ы р а з б и в а ю т с я

н а р а з н о м

рас­

стоянии от

берега.

Часто процесс обрушения волн

повторяет­

ся несколько раз. Поэтому на больших отмелях одновременно видно несколько полос прибоя.

г

Обрушившись один раз, волна

устремляется к берегу

в ви­

де мощного потока, который с большой

скоростью

несет

массу воды и выплескивается на

берег. Это

иногда' используют

рыбаки, чтобы быстрее достичь берега и преодолеть полосу бурунов. Этим же пользуются и жители многих отмелых побе­ режий, например у Гавайских островов или берегов Австралии:

заплыв далеко в море с небольшой доской в руках, они вы­ бирают подходящий гребень волны и, встав на свою доску, на гребне устремляются к берету. Это своеобразное развлечение

стало даже особым видом спорта.

Он

далеко не

безопасен

для тех,

кто не знает моря и повадок

прибойных волн.

Такие

течения

возникают во время прибоя. В

отдельных

местах побережья

они направлены

прямо от берега

в откры­

тое море. И, конечно, попав в такое течение, пловец вряд ли может его преодолеть, если он будет плыть к берегу. Гораздо целесообразнее пересечь его параллельно берегу, выплыть из зоны действия этого течения и спокойно достичь берега.

Далеко не все еще

известно о

волнах прибрежной зоны.

Исследователи

считают

прибрежную

зону

«белой полосой» —

по аналогии с

белыми

пятнами,

еще

оставшимися кое-где на

нашей планете.

И пока

человек

не

познал

все тайны «белой

полосы», он строит свои защитные укрепления. В борьбе с мо­

рем

и

волнами используются

все возможные средства—

и камни,

и бетон, и даже... воздух.

настоящее время существуют специальные пневматиче­

ские

волноломы. Они подобны трубам, в которых имеются

специальные отверстия. Трубы

укладываются на дно, и в них

66

подается воздух. Пузырьки воздуха, поднимаясь к поверхности воды, попадают в волну, нарушают движение частиц воды по орбите и заметно ослабляют разрушительное действие волн.

Коэффициент полезного

действия

таких установок довольно

большой. А

умелое расположение

береговых

укрепительных

сооружений

не только преграждает

путь -морским наносам, но

■л заставляет волны откладывать эти

наносы в тех местах, где

это нужно

человеку.

 

 

 

Велика энергия волны.

Естественно, возникает

вопрос: нель­

зя ли использовать ее, -например, для получения электрической энергии? Но этот вопрос вот уже полвека остается без ответа. Причина одна: очень многие опыты в этом направлении конча­ лись авариями экспериментальных установок. Их разрушали опять-таки сами волны. И вопрос о превращении энергии мор­ ских волн в другие виды энергии остается пока 'нерешенной задачей.

ПРОГНОЗ ,,ПО М Е Д У З Е 11

Куда летишь? К каким пристанешь

 

 

берегам...

Что ждет тебя? Покой иль бурей

 

 

непогода?

11. А. В я з е м с к и й.

К кораблю.

Корабль выходит в море. Кто окажет

капитану, что ждет его

там, «покой иль бурей непогода?» Кто

предупредит

о шторме

рыбаков, промышляющих, например, сахалинскую сельдь став­ ными «вводами у берега? Но предупредить надо, ибо сельдь подходит к берегам Южного Сахалина почти перед самым штормом: таков уж у нее «характер». А хороший прогноз по­ годы позволит спасти людей, уберечь дорогие сети, сохранить улов. И прогноз «по медузе» — это не шутка, Действительно, наблюдая за поведением медузы, этого живого морского «ко­ локола» с реактивным двигателем, можно предсказать шторм почти за 12 часов, а иногда и больше: чувствуя приближение шторма, медузы начинают прятаться за скалы.

Надежный прогноз волн для морских нефтяников Каспия тоже очень много значит: вовремя будет произведена смена вахты на буровых вышках, что стоят в открытом море, рабочие будут обеспечены питанием и пресной водой, а танкеры свое­ временно вывезут из хранилищ добытую нефть.

Нужен прогноз волн и для нормальной работы многих от­

68

крытых рейдов и

портов,

не

имеющих

сооружений

для

защиты

от волн. В таких

портах

длительные

штормы нередко

застав­

ляют !простаивать крупные

корабли

в ожидании

спокойной

погоды. А в Отечественную войну от прогноза прибойных волн зависел успех десантных операций. Да и в открытом океане прогноз волнения нужен не меньше, чем у берегов: ведь вол­

ны сокрушают

не только берега ы скалы.

В 1954 году

капитан одного из судов сообщил, что 30 марта

в водах Антарктики судно застиг жесточайший шторм. Все утро

океан

бушевал.

Судно

оказалось

в трудном

положении. Днем,

в 13

часов 12

минут,

в районе

необитаемого

острова Буве на

него обрушилась волна сокрушающей силы.

Корабль как бы врезался в водяную стену. Кругом все за­ грохотало и затряслось. Впечатление было такое, будто корабль

столкнулся с айсбергом

и пошел

на

дно.

Стихийное

бедствие

причинило немалый ущерб: ударом волны

смяло

левое

крыло

капитанского мостика, сорвало главный

компас

судна,

снесло два

прожектора, радиопеленгатор и т. д.

Во

время

этого

шторма

высота волн превышала 15 метров.

 

 

 

 

 

 

Обратим

внимание на последнюю цифру — 15 метров, Мы уже

знаем, что волны могут быть и более

20

м

высотой;

значит,

повреждения

кораблей

от

штормовых

 

волн

могут

быть и гораздо серьезнее. И они действительно бывают. А свое­ временный прогноз позволит заранее подготовить корабль к встрече с непогодой, принять необходимые меры для безопас­ ности судна.

Волны опасны не только тем, что они повреждают корабль,

69

С

волнами

связана качка — настоящий

бич

для

судов. Качка

она бывает разная — килевая и бортовая,

плавная и

стреми­

тельная) является причиной и морской

болезни.

Тот,

кто ее

испытывал, знает, что это такое. Люди,

непривычные к

морю,

при морской

болезни бывают почти полностью нетрудоспособ­

ны. А некоторые вообще не переносят качку и не могут при­ выкнуть к ней.

Качка может вызвать опасное для судна смещение грузов; оголение корабельных винтов при волнении ведет к периоди­

ческим изменениям

нагрузки

на двигатели, вызывает вибрацию

и другие вредные

явления,

которые угрожают безопасности

судна. Конечно, можно стороной обойти зону шторма. Но для этого нужно знать не только координаты и размеры такой зоны в океане, но и предусмотреть ее изменения в ближайшем будущем, то есть опять нужен прогноз.

Для всех этих целей прогноза «по медузе» явно недоста­ точно. Не очень много могут помочь морякам и рыбакам дру­ гие морские приметы о погоде, даже если все эти приметы

знать назубок.

Наука разгадала уже многие загадки морских волн. За

штормами постоянно следит мощная Всемирная служба пого­ ды, вооруженная спутниками, радарами, специальными само­

летами,

метеорологическими ракетами, электронно-вичисли-

тельными

машинами, а главное — современными знаниями

физических процессов, происходящих в море и в атмосфере.

Прогнозы

волнения

выпускаются регулярно, каждый день.

К ним уже

привыкли

моряки — так же, как и каждый из нас,

70

ежедневно слушающий очередную радиосводку погоды. А сей­ час даются не только прогнозы волн: каждому кораблю указы­

вается путь в океане, путь безопасный и обеспечивающий наименьшие потери времени из-за волн и других опасных явле­

ний. Все

это делают морские прогнозисты, с которыми мы

сейчас и

познакомимся.

Москва, Гидрометеорологический центр СССР, один из глав­

ных

штабов

Всемирной службы погоды. В нем

знают

погоду

обоих

полушарий нашей планеты. Знают, где трескучие моро­

зы

и

где

открыт

купальный

сезон;

телеграф

и радио при­

носят

сюда

известия о штормах, ливнях

и засухе, об айсбергах

и туманах,

о наводнениях

на

реках,

об обледенении

кораб­

лей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

сотрудников

отдела

морских прогнозов

Гидрометцентра

обычный рабочий день: одни составляют обзор гидрометеоро­ логических условий по нашим морям, другие готовят для ры­

баков сводку по штормам в районах промысла

рыбы в о кеа ­

нах, третьи анализируют карту Атлантического

океана, чтобы

дать прогноз волнения на завтра по всей Атлантике. Помогает электронная вычислительная машина (ЭВМ): она сосчитает вол­ ны не только на завтра, но и еще на два дня вперед. Машине это не трудно, нужны лишь исходные данные. Ими служат фактические элементы волн в 153 точках, равномерно разбро­ санных по всей акватории океана — от Исландии до Мадейры и от Кубы до Гибралтара. Конечно, нужны также и фактические данные об атмосферном давлении; их дадут метеорологи Гидрометцентра.

71

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ