Введение

Моря без волн не бывает, его поверхность всегда колеблется. Иногда это лишь легкая рябь на воде, иногда ряды гребней с веселыми белыми барашками, иногда грозные валы, несущие тучи брызг. Даже самое спокойное море «дышит». Его поверхность кажется совершенно ровной и блестит как зеркало, но берег лижут тихие, едва заметные волны. Это океанская зыбь, вестник далеких штормов. Каковы же основные причины образования волн, и как морские волнения влияют на человека и его деятельность?

Актуальность данного вопроса возрастает постоянно, пропорционально развитию человеческой цивилизации и освоению морских просторов.

Данная работа призвана помочь в решении вопросов, относящихся к волновым процессам, и максимально подробно рассказать все, связанное с ними, с их природой и деятельностью.

Типы морских волнений

Морские волнения можно разделить на несколько типов. Эти типы выделяются в соответствии с особенностями каждого из них.

Классификация волн

Имеется множество классификаций волн, различающихся по своей физической природе, по конкретному механизму распространения, по среде распространения и т. п.

По характеру волнообразующих сил волны разделяют на 2 типа: свободные и вынужденные.

Свободные волны не находятся под непосредственным воздействием сил, их вызывающих, а возбуждаются начальными или граничными возмущениями. В зависимости от природы возмущающей силы выделяют следующие подтипы свободных волн:

ветровые волны, обусловленные начальным возмущением -- действием напряжения ветра;

сейсмические волны, вызванные подводными землетрясениями и извержениями вулканов (цунами);

волны, обусловленные динамической неустойчивостью крупномасштабных течений.

Вынужденные волны находятся под непосредственным воздействием вызывающих их сил. Их подразделяют на 3 подтипа:

ветровые волны, возбуждаемые действием ветра на водную поверхность;

барические волны, возбуждаемые градиентом атмосферного давления (см. Анемобарические 1 волны);

приливные волны, возбуждаемые приливообразующими силами Луны и Солнца.

В зависимости от стратификации вод все волны делят на 2 рода: поверхностные н внутренние.

У поверхностных волн амплитуда максимальна на свободной поверхности, и характеристики их не зависят от стратификации вод по плотности. С увеличением глубины амплитуда таких волн уменьшается по закону, близкому к экспоненциальному. В формировании внутренних волн существенную роль играют силы плавучести; характеристики этих волн существенно зависят от стратификации и вертикальной устойчивости вод. Амплитуда внутренних волн обратно пропорциональна вертикальному градиенту плотности воды.

Анемобарические волны - Вынужденные длинные гравитационные или инерционно-гравитационные волны, возникающие под действием ветра и атмосферного давления. Могут быть прогрессивными или стоячими. Периоды анемобарических волн от нескольких минут до суток, высота в открытом море не превышает 1 м. В прибрежной зоне длинные волны анемобарического происхождения вносят существенный вклад в штормовые нагоны, приводящие иногда к катастрофическим наводнениям.

В зависимости от степени участия в формировании поверхностных и внутренних волн силы тяжести и сил, обусловленных вращением и сферичностью Земли, различают классы волн. В основу деления на классы положено отношение периода волн Т к периоду инерционных колебаний Тр = р/щsinц, где щ -- угловая скорость вращения Земли; ц -- геогр. широта места. Различают следующие классы волн:

гравитационные, в формировании которых доминирующую роль играют силы тяжести (T<

инерционно-гравитационные, для формирования которых существенны как сила тяжести, так и отклоняющая сила вращения Земли (Т<Тp);

инерционные, или гироскопические, при образовании которых доминирующей силой является сила Кориолиса (T = Тp);

планетарные (т. н. волны Россби), обусловленные совместным эффектом вращения и сферичности Земли (Т>>Тр).

Класс инерционных волн во внутренних волнах не выделяют, т. к. они распространяются главным образом в горизонтальной плоскости и не зависят от стратификации вод. В классах поверхностных и внутренних гравитационных волн выделяют виды: короткие волны, длина которых значительно меньше глубины моря, и длинные волны или волны мелкой воды, длина которых значительно больше глубины моря.

В классе планетарных волн короткие и длинные волны разделяют в зависимости от отношения длины волны к длине бассейна. Когда это соотношение мало -- волны короткие, когда велико -- длинные.

В классах инерционно-гравитационных и инерционных волн виды не выделяются.

Наконец, по характеру распространения волны подразделяют на поступательные (прогрессивные или, как их еще называют, бегущие) и стоячие. У поступательных волн (напр., ветровых) существует видимое перемещение формы. У стоячих такого перемещения нет. В реальных условиях океана наблюдаемые волны являются сложным сочетанием свободных и вынужденных, стоячих и поступательных волновых систем различного происхождения. Характер волновых процессов особенно осложняется в прибрежных районах в связи с влиянием топографии дна и берегов, отражением, дифракцией и рефракцией морских волн.

Вода в океане находится в постоянном движении. Чаще всего люди наблюдают на его поверхности волны. Но на самом деле непрерывно перемещается вся толща воды - от поверхности до самых глубоких слоев.

Движение воды вызывают разные силы: космические, атмосферные, внутриземные (землетрясения, извержения подводных вулканов), внутриокеанические (различия в температуре, солености и плотности вод). Все движения воды в океане подразделяют на два вида - волны и течения.

Наиболее высокая часть волны - гребень, наиболее низкая - подошва. Основные характеристики волны - это ее длина и высота. Определите, что такое длина и высота волны.

Рис. 123. Элементы волны

Что такое волны. Слово «море» чаще всего вызывает у нас картину накатывающихся на берег волн. Однако, если выйти в море на лодке и поставить ее носом к волне, можно заметить, что волны только поднимают и опускают лодку, не приближая ее к берегу. Значит, и вода, на которой плавает лодка, тоже качается на одном месте. Следовательно, в то время как волны бегут по поверхности воды, сама вода, вернее ее частицы, только колеблется вверх и вниз (рис. 123).

Волны - это колебательные движения воды.

Различают волны глубинные и поверхностные. Глубинные волны возникают на границах слоев воды с разной плотностью. Такие волны - частое явление на любых глубинах океанов, они небезопасны для водолазов, подводных лодок, крупных океанических лайнеров с глубокой осадкой.

Поверхностные волны образуются под воздействием ветров, подводных землетрясений, а также приливов.

Ветровые волны. Ветровые волны возникают от трения ветра о воду. При слабом ветре на поверхности воды появляются мелкие волны - рябь. При очень сильном ветре - шторме - их высота может доходить до высоты пятиэтажного дома.

Чаще всего штормы возникают в северных частях Тихого и Атлантического океанов, а также вокруг Антарктиды к югу от 40° ю. ш. Эти широты называют «ревущими сороковыми». Высота волн здесь всегда больше 3 м. В антарктических водах зарегистрирована и самая высокая штормовая волна - 30 м.

На подходе к пологим мелководным берегам волны задевают дно, и их высота увеличивается. При этом гребень волны наклоняется вперед и опрокидывается. Так возникает прибой (рис. 124).

Рис. 124. Прибой на морском побережье

Прибой смывает пляжи и намывает отмели из песка, гальки и других наносов.

При встрече с крутыми глубокими берегами волна ударяется о высокий берег с огромной силой. Из-за большой силы удара скалы разрушаются, и высокий берег отступает. На таких побережьях для защиты портов и других сооружений люди строят специальные волнорезы.

Воздействие штормовой волны на крутой берег можно сравнить с силой удара о бетонную стену автомобиля, едущего со скоростью 80 км/ч.

Цунами. При сильных подводных землетрясениях колебания земной коры передаются воде. При этом на поверхности океанов образуются особые волны - цунами (рис. 125). В открытом океане высота таких волн небольшая - 1-2 м при длине до 600 км. Поэтому они безопасны для кораблей и даже почти незаметны. Распространяясь со скоростью 400-800 км/ч, они достигают берегов.

Рис. 125. Возникновение цунами

При выходе на мелководье, из-за близости дна, высота цунами возрастает до 10-20 м. В узких же заливах и бухтах - до 35-50 м, отсюда и происходит их японское название «цунами» - «большая волна, заливающая бухту». Перед приходом цунами море отступает так далеко, что его становится не видно. А затем гигантские водяные валы обрушиваются на побережье, смывая и разрушая все на своем пути (рис. 126).

Рис. 126. Последствия цунами

Приливные волны (приливы). Жители морских побережий хорошо знают, что уровень воды в море поднимается и опускается 2 раза в сутки. Во время поднятия воды - прилива - вода заходит на сушу. Во время отлива осушается полоса дна. Причина приливов и отливов - притяжение вод океана Луной и Солнцем.

В открытом океане приливная волна почти незаметна. Но, набегая на берег, она заливает его, т. е. происходит прилив. Когда вода поднимается в одном месте Земли, в другом ее уровень понижается. Там происходит отлив.

Рис. 127. а - приливы; б - отливы

На той стороне Земли, против которой находится Луна, вода как бы вспухает и образует гигантский пологий вал. Он следует за Луной вокруг всего земного шара.

Рис. 128. Величина приливов в Мировом океане

Величина приливов зависит от разных причин: от глубины и формы морского дна, от высоты и очертаний берегов. Самые высокие приливы отмечены у берегов Северной Америки в заливе Фанди - 18 м. В нашей стране наибольшая высота приливов в Пенжинской губе Охотского моря - 13 м (рис. 128). Для безопасного судоходства необходимы точные данные о времени наступления и высоте приливов в морских портах мира. Это отражено в специальных таблицах приливов.

Вопросы и задания

1. Назовите основные виды движений воды в океане.
2. Каковы основные причины образования волн?
3. Почему во время шторма суда стараются укрыться в бухте, а во время цунами - выйти подальше в открытое море?
4. По рисунку 128 определите, где в России самые высокие приливы.

Волна (Wave, surge, sea) - образуется благодаря сцеплению частиц жидкости и воздуха; скользя по гладкой поверхности воды, поначалу воздух создаёт рябь, а уже затем, действует на ее наклонные поверхности, развивает постепенно волнение водной массы. Опыт показал, что водяные частицы не имеют поступательного движения; перемещается только вертикально. Морскими волнами называют движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Высшая точка волны называется гребнем или вершиной волны, а низшая точка - подошвой . Высотой волны называется расстояние от гребня до её подошвы, а длина это расстояние между двумя гребнями или подошвами. Время между двумя гребнями или подошвами называется периодом волны.

Основные причины возникновения

В среднем высота волны во время шторма в океане достигает 7-8 метров, обычно может растянуться в длину - до 150 метров и до 250метров во время шторма.

В большинстве случаев морские волны образуются ветром.Сила и размеры таких волн зависят от силы ветра, а так-же его продолжительности и «разгона» - длины пути, на котором ветер действует на водную поверхность. Иногда волны, которые обрушиваются на побережье, могут зарождаются за тысячи километров от берега. Но есть ещё много других факторов возникновения морских волн: это приливообразующие силы Луны, Солнца, колебания атмосферного давления, извержения подводных вулканов, подводных землетрясений, движением морских судов.

Волны, наблюдаемые и в других водных пространствах, могут быть двух родов:

1) Ветровые , созданные ветром, принимающие по прекращении действия ветра установившийся характер и называемые установившимися волнами, или зыбью; Ветровые волны создаются вследствие воздействия ветра (передвижение воздушных масс) на поверхность воды, то есть нагнетания. Причина колебательных движений волн становится легко понятна, если заметить воздействие того же ветра на поверхность пшеничного поля. Хорошо заметна непостоянность ветровых потоков, которые и создают волны.

2) Волны перемещения , или стоячие волны, образуются в результате сильных толчков на дне при землетрясениях или возбужденные, например, резким изменением давления атмосферы. Данные волны носят также название одиночных волн.

В отличие от приливов, отливов и течений волны в не перемещают массы воды. Волны идут, но вода остается на месте. Лодка, которая качается на волнах, не уплывает вместе с волной. Она сможет немного переместиться по наклонной, только благодаря силе земной гравитации. Частицы воды в волне движутся по кольцам. Чем дальше эти кольца от поверхности, тем меньше они становятся и, наконец, исчезают совсем. Находясь в субмарине на глубине 70-80 метров, вы не ощутите действие морских волн даже при самом сильном шторме на поверхности.

Виды морских волн

Волны могут проходить огромные расстояния, не изменяя формы и практически не теряя энергии, долго после того, как вызвавший их ветер утихнет. Разбиваясь о берег, морские волны высвобождают огрмную энергию, накопленную за время странствия. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными . Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными .

Низкие, широкие, закругленные волны вдали от берега называются зыбью. Волны заставляют частички воды описывать кружки, кольца. Размер колец уменьшается с глубиной. По мере приближения волны к покатому берегу частицы воды в ней описывают все более сплющенные овалы. Приближаясь к берегу, морские волны больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. На мелководье частицы воды больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. Мысы образованы из более твердой породы и разрушаются медленнее, чем соседние участки берега. Крутые, высокие морские волны подтачивают скалистые утесы у основания, образуя ниши. Утесы порой обрушиваются. Сглаженная волнами терраса - это все, что остается от разрушенных морем скал. Иногда вода поднимается по вертикальным трещинам в скале до вершины и вырывается на поверхность, образуя воронку. Разрушительная сила волн расширяет трещины в скале, образуя пещеры. Когда волны подтачивают скалу с двух сторон, пока не соединятся в проломе, образуются арки. Когда верх арки падает в море, остаются каменные столбы. Их основания подтачиваются, и столбы обрушиваются, образуя валуны. Галька и песок на пляже - это результат эрозии.

Деструктивные волны постепенно размывают берег и уносят песок и гальку с морских пляжей. Обрушивая всю тяжесть своей воды и смытого материала на склоны и обрывы, волны разрушают их поверхность. Они вжимают воду и воздух в каждую трещину, каждую расщелину, часто с энергией взрыва, постепенно разделяя и ослабляя скалы. Отколовшиеся обломки скал используются для дальнейшего разрушения. Даже самые твердые скалы постепенно уничтожаются, и суша на берегу изменяется под действием волн. Волны могут разрушать морской берег с поразительной быстротой. В графстве Линкольншир, в Англии, эрозия (разрушение) надвигается со скоростью 2 м в год. С 1870 г., когда был построен самый большой в США маяк на мысе Гаттерас, море смыло пляжи на 426 м в глубину побережья.

Цунами

Цунами - это волны огромной разрушительной силы. Они вызываются подводными землетрясениями или извержениями вулканов и могут пересекать океаны быстрее, чем реактивный самолет: 1000 км/ч. В глубоких водах они могут быть ниже одного метра, но, приближаясь к берегу, замедляют свой бег и вырастают до 30-50 метров, прежде чем обрушиться, затопляя берег и сметая все на своем пути. 90% всех зарегистрированных цунами отмечено в Тихом океане.

Наиболее распространённые причины.

Около 80% случаев зарождения цунами являются подводные землетрясения . При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: часть дна опускается, а часть приподнимается. На поверхности воды происходят колебательные движения по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, - среднему уровню моря, - и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции. Также, необходимо чтобы подводный толчок вошёл в резонанс с волновыми колебаниями.

Оползни . Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в ХХ веке (около 7 % всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень и он же генерирует волну. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 524 м. Подобного рода случаи достаточно редки и, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.

Вулканические извержения составляют примерно 5% всех случаев цунами. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. Классический пример - цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности более 5000 кораблей, погибло около 36 000 человек.

Признаки появления цунами.

• Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, которые находятся на берегу и не знающие об опасности , могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние - таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.
• Землетрясение . Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамоопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
• Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
• Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.

Волны-убийцы

Волны-убийцы (Блужда́ющие во́лны, волны-монстры, freak wave - аномальная волна) - гигантские волны, возникающие в океане, высотой более 30 метров, обладают несвойственным для морских волн поведением.

Еще каких-то 10-15 лет назад ученые считали истории моряков об исполинских волнах-убийцах, которые возникают из ниоткуда и топят корабли, всего лишь морским фольклором. Долгое время блуждающие волны считались выдумкой, так как они не укладывались ни в одну существовавшую на то время математические модели расчётов возникновения и их поведения, потому как волны высотой более 21 метра в океанах планеты Земля не могут существовать.

Одно из первых описаний волны-монстра относится к 1826 году. Её высота была более 25 метров и заметили её в Атлантическом океане недалеко от Бискайского залива. Этому сообщению никто не поверил. А в 1840 году мореплаватель Дюмон д"Юрвиль рискнул явиться на заседание Французского географического общества и заявить, что своими глазами видел 35-метровую волну. Присутствующие подняли его на смех. Но историй о громадных волнах-призраках, которые появлялись внезапно посреди океана даже при небольшом шторме, и своей крутизной походили на отвесные стены воды, становилось все больше.

Исторические свидетельства "волн-убийц"

Так, в 1933 году корабль ВМС США "Рамапо" попал в шторм в Тихом океане. Семь суток корабль бросало по волнам. А утром 7 февраля сзади внезапно подкрался невероятной высоты вал. Вначале судно швырнуло в глубокую пропасть, а потом подняло почти вертикально на гору пенящейся воды. Экипаж, которому посчастливилось выжить, зафиксировал высоту волны - 34 метра. Двигалась она со скоростью 23 м/сек, или 85 км/ч. Пока что это считается самой высокой когда-либо измеренной волной-убийцей.

Во время Второй мировой войны, в 1942 году, лайнер "Королева Мария" вез 16 тыс. американских военных из Нью-Йорка в Великобританию (между прочим, рекорд по количеству человек, перевозимых на одном судне). Неожиданно возникла 28-метровая волна. "Верхняя палуба была на обычной высоте, и вдруг - раз! - она резко ушла вниз", - вспоминал доктор Норвал Картер, находившийся на борту злополучного корабля. Корабль накренился под углом 53 градуса - если бы угол составил хотя бы на три градуса больше, гибель была бы неизбежной. История "Королевы Марии" легла в основу голливудского фильма "Посейдон".

Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метров, названная волной Дропнера. Проект "Максимальная волна" позволил по-новому посмотреть на причины гибели сухогрузов судов, которые перевозили контейнеры и другие немаловажные грузы. Дальнейшие исследования зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 20 метров. Новый проект получил название Wave Atlas (Атлас волн), в котором предусматривается составление всемирной карты наблюдавшихся волн-монстров и её последующую обработку и дополнение.

Причины возникновения

Существует несколько гипотез о причинах возникновения экстремальных волн. Многие из них лишены здравого смысла. Наиболее простые объяснения построены на анализе простой суперпозиции волн разной длины. Оценки, однако, показывают, что вероятность экстремальных волн в такой схеме оказывается слишком мала. Другая заслуживающая внимания гипотеза предполагает возможность фокусировки волновой энергии в некоторых структурах поверхностных течений. Эти структуры, однако, слишком специфичны для того, чтобы механизм фокусировки энергии мог объяснить систематическое возникновение экстремальных волн. Наиболее достоверное объяснение возникновения экстремальных волн должно основываться на внутренних механизмах нелинейных поверхностных волн без привлечения внешних факторов.

Интересно, что такие волны могут быть как гребнями, так и впадинами, что подтверждается очевидцами. Дальнейшее исследование привлекает эффекты нелинейности в ветровых волнах, способные приводить к образованию небольших групп волн (пакетов) или отдельных волн (солитонов), способных проходить большие расстояния без значительного изменения своей структуры. Подобные пакеты также неоднократно наблюдались на практике. Характерными особенностями таких групп волн, подтверждающими данную теорию, является то, что они движутся независимо от прочего волнения и имеют небольшую ширину (менее 1 км), причем высоты резко спадают по краям.

Впрочем, полностью прояснить природу аномальных волн пока не удалось.

Существуют многочисленные теории образования волн. Ни одна из теорий не описывает явление полностью, но поскольку практический интерес представляют следствия, а не причины, то такое состояние науки не должно нас особенно беспокоить. На начальной стадии волны вызываются, видимо, трением между движущимся воздушным потоком и неподвижной поверхностью воды. Вода замедляет воздушный поток, вызывая в нем вихри, при этом поверхность воды становится неровной, на ней образуется рябь Возникает порочный круг: из-за того, что поверхность воды стала неровной, трение увеличивается и усиливаются вихри над поверхностью воды.

Сразу после образования волн начинает работать так называемый механизм экранирования Джеффриса, согласно которому воздушный Поток над крупными волнами существенно искажается. Это влияет на парус маленьких яхт типа швертботов-одиночек. Согласно теории Джеффриса, поток воздуха давит на наветренный склон волны, более или менее плавно поднимается по склону и на гребне направлен несколько вверх, а затем, падая, давит на склон следующей волны; разрыв под гладким воздушным потоком на наветренном склоне волны заполняется турбулентным вихрем таким образом, что эта часть волны экранируется от действия ветра. Рисунок 27 помогает понять этот механизм*.

Теория Джеффриса не является полностью справедливой, так как в ней не учитывается скорость самых быстрых волн, которые могут двигаться со скоростью ветра или еще быстрее, тогда как обычно при устойчивом в течение значительного времени ветре волны движутся со скоростью, составляющей примерно 3 / 4 от скорости ветра. Тем не менее в образовании более медленных волн механизм экранирования играет важную роль Восходящие потоки воздуха над гребнями используют парящие морские птицы.

Теоретически рябь появляется при ветре около 2 узлов, но при этом настоящие волны не образуются и не поддерживается существование уже сформировавшихся волн, уходящих в районы с меньшей скоростью ветра Если ветер, образовавший рябь, стих, то поверхность воды опять становится гладкой как зеркало.

Следовательно, темные полосы ряби в тихий день являются хорошим индикатором скорости ветра у поверхности воды, хотя это не обязательно означает, что там, где ветровых полос нет, несколько выше поверхности воды ветер отсутствует. Для яхтсмена наблюдение за ветровыми полосами в штиль очень важно, но эти полосы не всегда являются безошибочными признаками лучшего парусного ветра, так как яхту движет ветер не у самой поверхности, а несколько выше.

Необходимо подчеркнуть, что рябь вызывается относительным движением воды и воздуха непосредственно над поверхностью. Поэтому при наличии течения рябь может образовываться при штиле. Таким образом, темные полосы на воде не всегда говорят о ветре, в равной степени они могут быть следствием течения. Необходимо также отметить, что ветер, при котором обычно появляется рябь, не образует ее, если вода движется примерно в том же направлении и с той же скоростью, что и воздух При таких условиях гладкие участки водной поверхности могут означать наличие попутного течения. Аналогично, если легкий ветер дует в направлении течения, а ери штиле течение уже образовало рябь, то ветер может ее уничтожить. Следовательно, используя рябь как индикатор наличия ветра или течения, необходимо помнить все перечисленные обстоятельства. (См также с. 71-76.)

На размеры волн влияет расстояние, на котором развивались ветровые волны. Это расстояние называется разгоном ветра (или волн). Для понимания влияния разгона на волны рассмотрим, как на них действует волнолом Один и тот же ветер может быть как до, так и после волнолома, но волнение будет существенно различным За волноломом оно образовано ветром при ограниченном разгоне и поэтому относительно невелико и может быть безопасным.

На образование волн влияет также вязкость: в натурных условиях крупные волны при скоростях ветра менее 8 узлов образуются редко. Непрерывное воздействие усиливающегося ветра формирует большие волны, но затем диссипация и турбулентность ограничивают размеры волн, и дальнейшая энергия, поступающая от ветра, расходуется только на увеличение их длины и скорости. Например, известно, что при сильном шквале образуются крутые, беспорядочные маленькие волны, которые, в отличие от сравнительно высоких волн, не имели достаточно времени, чтобы достигнуть значительной длины или скорости.

Зыбь

Абсолютно правильные большие волны сравнительно редки даже в открытом океане, в прибрежных водах они встречаются еще реже. Волны, образованные сильными ветрами, затухают медленно и поэтому проходят большие расстояния; такие волны, которые движутся без помощи ветра, называют зыбью. Очень часто в одном и том же районе одновременно могут наблюдаться две или три системы зыби. Часто при местном ветре на гребнях зыби образуются волны меньших размеров и другого направления. Все это может происходить в открытом море, в сотнях миль от суши, поэтому легко представить сложную картину интерференции на мелководье у подветренного берега и при наличии течений.

Достаточно странно и, вероятно, противоречит распространенному представлению мое мнение о том, что волнение на соревнованиях швертботов и других маленьких яхт часто более регулярно, чем в центре Атлантики; причина заключается в ограниченности разгонов в районах соревнований, поэтому волны здесь молодые, следовательно, совпадают с наблюдающимся ветром и не «перепутаны» с волнами, зародившимися в других районах.

Хорошо известно, что зыбь, образовавшаяся при сильном ветре, может существовать долго после того, как ветер стих. Неудивительно, что скорость зыби очень часто существенно превышает скорость местного ветра. Менее известно (об этом мы уже упоминали), что при достаточно большом разгоне и устойчивом ветре скорость волн может быть значительно больше скорости породившего их ветра. Имеется запись волн со скоростью 60 узлов; 30 узлов- скорость вполне обычная.

Мировой океан находится в постоянном движении. Кроме волн, спокойствие вод нарушают течения, приливы и отливы. Всё это разные виды движения воды в .

Ветровые волны

Трудно себе представить абсолютно спокойную гладь океана. Штиль — полное безветрие и отсутствие волн на его поверхности - большая редкость. Даже при тихой и ясной погоде на поверхности воды можно увидеть рябь.

И эта рябь, и бушующие пенные валы рождены силой ветра. Чем сильнее дует ветер, тем выше волны и больше скорость их движения. Волны могут перемещаться на тысячи километров от того места, где они возникли. Волны способствуют перемешиванию морских вод, обогащению их кислородом.

Наиболее высокие волны наблюдаются между 40° и 50° ю. ш., где дуют самые сильные ветры. Эти широты моряки называют штормовыми или ревущими широтами. Районы возникновения высоких волн расположены также у американских берегов вблизи Сан-Франциско и Огненной Земли. Штормовые волны разрушают береговые постройки.

Самые высокие и разрушительные волны . Причина их возникновения - подводные землетрясения. В открытом океане цунами незаметны. У побережья длина волн сокращается, а высота растёт и может превышать 30 метров. Эти волны приносят бедствия жителям прибрежных территорий.

Океанические течения

В океанах образуются мощные водные потоки - течения. Постоянные ветры вызывают поверхностные ветровые течения. Некоторые течения (компенсационные) возмещают убыль воды, двигаясь из районов её относительного избытка.

Течение, температура воды которого выше температуры окружающих вод, называют тёплым, если ниже - холодным. Тёплые течения переносят более тёплые воды от экватора к полюсам, холодные - более холодные воды в противоположном направлении. Таким образом, течения перераспределяют тепло между широтами в океане и оказывают существенное влияние на климат прибрежных территорий, вдоль которых они несут свои воды.

Одно из самых мощных океанических течений - . Скорость этого течения достигает 10 километров в час, и оно перемещает 25 миллионов кубических метров л воды за каждую секунду.

Приливы и отливы

Ритмические поднятия и опускания уровня воды в океанах называют приливами и отливами. Причина их возникновения - действие силы притяжения Луны на земную поверхность. Два раза в сутки пода поднимается, покрывая часть суши, и два раза отступает, обнажая прибрежное дно. Энергию приливных волн люди научились использовать для получения электричества на приливных электростанциях.