
книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны
.pdf
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. |
||
-В |
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 |
|
(а |
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