
книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны
.pdfПолучив все эти сведения, м а ш и н а п о з а к о н а м ф и з и к и , аэро-
игидродинамики, по правилам синоптики составит прогноз
атмосферного |
давления, |
рассчитает |
градиенты, то есть пере |
|
пады |
давления, |
по ним — ветер,, а |
затем и волны. Понятно |
|
также, |
что для |
расчета |
волн в своей электронной памяти ма |
шина должна держать законы погодных процессов, закономер ности развития волн и их затухания, формулы для расчета элементов зыби по пути ее распространения.
А если в работе ЭВМ будет какая-нибудь неполадка? Про гнозист должен быть готов и к этому. В таком случае прогноз волн считается графически, иначе говоря, вручную. Это тоже немалая и непростая работа, несмотря на то, что придумана
довольно «хитрая» номограмма для быстрого расчета ожидае
мого волнения. |
|
|
|
|
||
В |
других |
отделах мы |
увидим людей, |
которые предсказыва |
||
ют |
уровень |
Каспийского |
моря |
на пять |
лет вперед |
и даже |
больше; увидим составление, |
уточнение |
и проверку |
ледовых |
прогнозов на морях: ведь даже на таких южных морях, как Черное, Азовское и Каспийское, льда бывает так много, что
приходится работать мощным ледоколам.
Но планировать расстановку и работу ледоколов нужно
заранее — задолго |
до того, как на морях начнется образова |
ние льда. Значит, |
нужны долгосрочные ледовые прогнозы — |
на несколько месяцев вперед. И они, эти прогнозы, даются и оправдываются! Принципиальная возможность таких ледовых прогнозов была доказана еще в 1913 году. Тогда Лесгафт до казал, что, зная температуру воды и воздуха зимой, можно
72
предсказать на лето, то есть на полгода вперед, положение кромки льда в Баренцовом море.
О «секретах» этих прогнозов очень интересно рассказано в книге С. И, Кан «Впередсмотрящие», которая вышла в 1967 ги
ду в Гидрометеоиздате в Ленинграде. |
|
Рыбакам нужны прогнозы температуры воды |
в океане. |
Такие прогнозы составляются в виде специальных' |
карт, кото |
рые передаются по радио. Они помогают рыбакам |
обнаружи |
вать скопления рыбы в океане, например на банке |
Джорджес |
или на Большой Ньюфаундлендской. Эти районы богаты рыбой,
но они далеко от |
родных берегов — в Северной Атлантике. |
||||||
Чтобы дойти |
туда, |
нужно |
пересечь |
океан, |
для |
чего |
кораблю |
потребуется |
около |
10— 12 |
суток. А |
если |
на |
пути |
встретится |
шторм, туман или другие неблагоприятные условия, то корабль может потерять много времени или подвергнуться большой опасности.
Раньше моряки направляли свои корабли по тем путям, которые подсказывал им опыт многолетних плаваний. Ведь
капитаны хорошо знают, где попутные течения, а где встреч ные, где чаще всего бывают штормы, где густые туманы за
ставят их сбавить |
скорость хода и где |
грозит кораблю |
встреча |
с дрейфующим |
тараном — айсбергам. |
(Моряки нашли |
опти |
мально выгодные пути кораблей в океан. Эти пути, называемые климатическими, длиннее кратчайших расстояний между пор
тами, но все-таки они |
выгоднее: следуя |
климатическим путем, |
||||
судно |
встретит |
более |
благоприятные |
погодные условия, |
ра |
|
зовьет |
большую |
скорость; оно придет |
в |
порт назначения |
быст |
73
рее, чем тогда, когда капитан, желая сократить путь, изберет
кратчайший путь, |
и будет |
терять время в борьбе |
со штормом. |
В среднем это |
так, но |
в каждом конкретном |
случае может |
быть совсем наоборот: на климатическом пути будут неблаго приятные условия, а на кратчайшем— весь рейс может стоять хорошая погода. И тогда корабль не только выигрывает в пути (на то он и кратчайший), но и пройдет его без задержек из-за погоды.
Каким же путем пересечь океан сегодня?
Посмотрите на карту северной части Тихого океана (рис. 8). Для неспециалиста эта карта — загадочная картинка. Поясним ее, чтобы она стала понятна всем. Перед нами гидрометеоро логическая карта за 5 ноября 1967 года, 03 часа московского времени. Кроме контуров островов, мысов, полуостровов, кро ме параллелей и меридианов на этой карте есть две системы изолиний. Тонкие линии, похожие на окружности, это — изоба ры, то есть линии равного атмосферного давления. Они обри совывают циклоны и антициклоны — области пониженного и повышенного давления атмосферы.
Вторые линии, потолще, обозначенные цифрами от двойки до восьмерки, есть линии равной высоты волн. На карте име
ются также |
значки, напоминающие стрелки. |
Они |
указывают |
||
направление |
и скорость ветра. Одна |
длинная |
палочка |
равна |
|
5 м/сек, а |
одна короткая — 2,5 м/сек. |
Если |
«а |
стрелке |
есть |
черный треугольник, то это означает сильный шторм. Скорость
ветра |
здесь достигает |
25 м/сек. |
К |
юго-востоку от |
Камчатки изобары очерчивают центр до |
74
вольно глубокого циклона. Там стоит буква «Н», то есть низкое
давление. Ветры сильные. Изобары идут довольно близко |
друг |
|||||||
от друга. А чем они ближе одна к другой, тем |
сильнее ветер. |
|||||||
Юго-восточнее |
Сахалина — буква |
«В». Здесь |
центр |
высоко |
||||
го давления, антициклон. |
Ветры там слабые; их |
скорость |
едва |
|||||
достигает 5 м/сек. |
Там |
же |
проходит изолиния |
двухметровых |
||||
волн. |
А в центре |
антициклона высота волн менее 2 |
м. |
|
||||
В |
правом углу |
карты |
мы |
видим |
другую букву |
«В». |
Эго |
дру |
гой антициклон. И там высота волн менее 2 м, зато к югу от
центра циклона высота волн 6, 7 |
и 8 м. |
А внутри толстой ли |
|||||||
нии с цифрой 8 волны еще больше. |
|
|
|
|
|||||
Такое |
расположение |
области |
больших волн не случайно. |
||||||
Ученые |
установили, |
что |
самые |
высокие |
волны |
располагаются |
|||
не в самом |
центре |
циклона, а на некотором расстоянии от него, |
|||||||
И нередки случаи, когда в центре циклона |
волны, |
особенно |
|||||||
ветровые, |
бывают |
очень |
небольшие — иногда |
менее |
3 м. |
||||
Если |
на |
нашей карте |
измерить |
протяженность |
области с вы |
сотами волн более 7 м (например, по параллели), то она ока жется равной примерно 600 милям. При таких волнах скорость
корабля |
снижается очень сильно. Допустим, |
что она |
будет |
||
равна |
8 |
узлам, то есть 8 милям в час. Кораблю |
придется |
затра |
|
тить |
более двух с половиной суток, чтобы |
выйти из этой области |
|||
высоких |
волн и развить полную скорость |
хода. |
|
|
Какой же путь должен избрать капитан? На этот вопрос от
вечают |
прогнозисты. |
Они |
не только скажут, где и какая будет |
погода, |
но укажут |
точные координаты пути, наиболее выгод |
|
ного и безопасного |
для |
судна. |
75
17 ноября 1967 года |
капитан |
Кондрус послал |
в Москву в |
|||||
Гидрометцентр |
срочную |
телеграмму: |
|
|
|
|
|
|
«Теплоход «Арагви» следует на Кубу тчк 19 ноября 0800 мо |
||||||||
сковского времени выхожу океан через пролив Ла-Манш |
рай |
|||||||
оне мая'ка Бишоп тчк Прошу рекомендовать |
наиболее выгод |
|||||||
ный путь». |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прогнозисты |
морского отдела |
принялись |
за |
работу. |
Они |
|||
проложили на |
карте Атлантического |
океана |
кратчайший |
путь |
||||
на Кубу: зная |
скорость |
теплохода, |
рассчитали |
его |
место |
на |
каждый из ближайших пяти дней. Но прогнозы погоды и рас
четы морских волн показали, |
что |
кратчайший |
путь для |
тепло |
||||||||
хода невыгоден: на этом |
пути |
будет сильный |
встречный |
ветер |
||||||||
и |
большая |
волна, которые |
не |
позволят |
теплоходу |
следовать |
||||||
с |
большой |
скоростью. |
Тогда, |
рассмотрев |
другие |
варианты |
||||||
путей, в обход шторма и сильного волнения, нашли |
оптималь |
|||||||||||
ный путь, то есть такой, |
который |
будет |
не слишком |
длинным |
||||||||
и |
на |
котором потери |
скорости |
хода |
будут |
минимальными |
||||||
(рис. |
9). Капитану срочно телеграфировали: |
|
|
|
|
|||||||
|
«19—20 |
ноября в центре |
Северной Атлантики |
глубокий цик |
лон зпт обширная зона штормового волнения смещается к ЛаМаншу тчк Рекомендуем следовать через район Азорских
островов |
маршрутом |
широта |
северная |
долгота |
западная |
||||||||
двтчк |
46° 20' |
15° 00' |
зпт |
39° 00' |
31° 00' |
зпт |
затем |
кратчайшим |
|||||
расстоянием |
на |
пролив |
Провиденс тчк |
Не |
рекомендуем |
пути |
|||||||
19— 20 |
ноября |
ветер |
12 |
м в |
секунду волна |
тире |
3 |
м высотой |
|||||
южных |
направлений |
тчк». |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Теперь |
с |
капитаном |
была |
установлена постоянная |
связь: |
он |
76
сообщал ежедневно свои координаты, курс и скорость кораб ля, погоду, ветер и элементы волн, а морские прогнозисты все время следили за судном, за погодой на его пути и при необ ходимости подправляли свои рекомендации.
Рейс теплохода «Арагви» закончился успешно. А если бы капитан проложил курс теплохода по кратчайшему пути через Атлантику, то потерял бы почти сутки в борьбе с непогодой.
Статья «Метеор в космосе» из газеты «Водный транспорт» от 11 апреля 1968 года рассказывает об использовании искус ственных спутников Земли при проводке кораблей по реко
мендуемым курсам.
Это лишь немногие эпизоды повседневной работы гидро метеорологов.
Идут корабли в Канаду и на Кубу, к Южной Америке и
в Панаму, на Аляску, |
плывут обратно... Корабли |
самые |
разные: |
||
одним опасна качка, |
у других |
палубный груз, |
который |
может |
|
быть омыт волнами, третьи идут в балласте, то |
есть без |
грузд. |
|||
Это и обусловливает особые |
требования к |
погоде |
на |
пути |
|
корабля и сложность |
расчетов рекомендуемых |
путей,.. |
|
|
Туманы, льды, тайфуны и морские волны изучены еще не
достаточно, неполностью |
учитываются течения. Не |
для всех |
типов кораблей известны |
потери скорости при |
волнении. |
В прогнозах погоды бывают ошибки, отдельные неудачи, но их немного, а общий выигрыш весьма велик. Ведь часто успеш ность плавания — это не столько экономия времени, сколько сохранность палубных грузов или буксируемых кораблем пла вучих доков, аварийных судов.
77
С начала такой совместной работы прогнозистов с капита нами кораблей прошло всего пять лет, но уже сейчас видны результаты: только за первые два года проводки судов по рекомендуемым курсам рекомендациями воспользовались бо лее тысячи кораблей. В результате сэкономлено почти 8000 ча сов ходового времени, или около двух миллионов рублей.
КТО П ЕРВЫ Й ?
Омаре, море! — я мечтал
Враздумье грустном и глубоком: Кто первый мыслил и стоял На берегу твоем высоком?
Кто, неразгаданный в веках, Заметил первый блеск лазури, Войну громов и ярость бури В твоих младенческих волнах?
А. И. П о л е ж а е в . Море
К то первый начал изучать морские волны? Это тоже можно считать своего рода загадкой. В самом деле: одни утверждают, что первым открыл секрет волнового движения Леонардо да Винчи. Он уподобил морские волны тем, которые бегут по ржавому пол[о под действием ветра. Аналогия действительно полная: поплавок на воде почти не имеет поступательного дви жения несмотря ни на какие волны, и колосья остаются на месте, хотя и участвуют н волновом движении.
Другие утверждают, что эту аналогию Леонардо да Винчи
заимствовал у таджикского ученого и естествоиспытателя Ави |
|
ценны (Ибн-Сина), который жил |
около тысячи лет назад. Труд |
но сказать, кто прав. Ясно одно: волны изучали очень многие |
|
исследователи в разное время |
и в разных странах. Среди ис |
следователей волн — физики, |
математики, |
инженеры. В их чис |
л е — И. Ньютон, П. Лаплас, |
Ж. Лагранж; |
другие имена, на.при |
79
мер Д. Эри, Ф . Герстнера, братьев Вебер или лауреатов премии Парижской академии наук за лучшую работу по теории волн О. Коши и С. Пауссона знают только специалисты-кволновики».
Много и славно потрудились в этой области наши соотечест
венники, особенно за последние полвека. |
Еще |
в 1917 |
году |
||||
академик Ю. М. Шокальский |
опубликовал |
капитальный |
труд |
||||
«Океанография», который содержит много |
важных |
'и |
интерес |
||||
ных |
мыслей о зарождении и развитии ветровых |
волн. |
Одним |
||||
из |
основоположников советской |
океанологии по |
праву |
считает |
ся Н. Н. Зубов. Широко известны теоретические исследования волн русских и советских математиков и физиков Н. Е. Кочина, М. А. Лаврентьева, Н. Н. Моисеева, А. И. Некрасова, Я. И. Се-
керж-Зеньковича, В. В. Шулейкина.
В 1935 году В. М. Маккавеев составил первое уравнение баланса энергии ветровых волн. Этим было положено начало новому направлению исследования волн — энергетическому.
Советские ученые и инженеры создали многочисленные волномеры и волнографы, которые и по сей день работают
нл всех морях и океанах. Хотелось бы назвать имена всех, кто занимается изучением волн, но их так много, что даже простое
перечисление имен заняло бы такую книгу, как эта. И она не была бы исчерпывающей: каждый день приносит нам именэ
новых |
ученых, которых привлекают |
загадки |
волн. Они |
выходят |
в моря |
и океаны (конечно, не в |
штилевую |
погоду), |
создают |
штормовые волны в лабораториях, считают волны на электрон ных машинах, дают прогнозы и указывают пути кораблям.
Иногда волновики Собираются на свои специальные конфе
80
ренции. Там делятся находками и открытиями, спорят, вместе
размышляют |
над |
неудачами, которых тоже бывает немало: |
||||
ведь |
работа и поиски каждого исследователя |
подобны волнам — |
||||
есть |
и «гребни», |
есть и «ложбины». И тем |
радостнее бывает |
|||
тот |
день, |
когда |
очередная «ложбинав-неудачз преодолена и |
|||
впереди |
уже |
видишь новый |
«гребень» — новый результат, но |
|||
вый |
вывод, новое |
открытие, |
даже если оно |
и очень маленькое. |
Прощай же, море! Не забуду Твоей торжественной красы И долго, долго слышать буду Твой гул в вечерние часы.
В леса, в |
пустыни |
молчаливы |
|||
Перенесу |
тобою |
полн, |
|
||
Твои скалы, |
твои |
заливы, |
|
||
И блеск, |
и |
тень, |
и |
говор |
волн. |
|
|
А. |
П у ш к и н . |
К морю |