2 года назад
Нету коментариев

Известный специалист по исследованию морских волн профессор Л. Ф. Титов обратил внимание на то, что в «Сказке о рыбаке и рыбке» великий поэт не только образно, но и очень правильно, с точки зрения океаногра­фии, описал развивающееся морское волнение: «Море слегка разыгралось… Помутилось синее море… Неспо­койно синее море… Почернело синее море… На море черная буря: Так и вздулись сердитые волны, Так и хо­дят, так воем и воют».

Максимальные высоты волн в различных районах Черного моря

Максимальные высоты волн в различных районах Черного моря

Есть специальная шкала состояния поверхности мо­ря, согласно которой можно визуально определить, сколько баллов на море. Шкала действительна только для ветрового волнения.

Итак, что такое один балл? Это совсем слабое вол­нение, рябь. Подул ветер — сморщил водную поверх­ность, прошел порыв — она снова гладкая. А что такое два балла? Это уже более заметная волна. Характерный признак волнения в два балла — прозрачная стекловид­ная пена на гребнях волн. При трех баллах на гребнях отдельных волн появляются белые барашки, при четы­рех баллах уже все море покрыто барашками. Если ве­тер начинает срывать пену с гребней волн — пять баллов волнения, а когда эта пена начинает вытягиваться поло­сами по склонам волн — шесть баллов… Всего шкала волнения содержит девять баллов. Можно оценивать шторм и по высоте волн.

Так, например, по этой шкале при волнении моря в один балл высота волн не превышает 25 сантиметров, в два балла — 25—75 сантиметров, в три балла — 0,75— 1,25 метра…

Шкала силы ветра (где приводится соответствие бал­лов и метров в секунду) имеет двенадцать баллов. Сила шторма определяется силой ветра. Поэтому выражение «шторм десять баллов» будет правильным, а выраже­ние «десять баллов волнения» — неправильным. На Чер­ном море повторяемость сильных волнений невысока. В течение самого штормового года волнение шесть-девять баллов не наблюдается больше чем 17 дней.

Отличительная особенность черноморских волн — их «устойчивость». Это так называемая зыбь, имеющая больший период колебаний, чем ветровая волна. Зыбь — это волны, наблюдающиеся при слабом ветре или без ветра («мертвая зыбь»). Однако происхождение этих волн связано с деятельностью ветра. На Кавказское по­бережье моря могут прийти волны, образовавшиеся в штормовой зоне, которая расположена в это время в западной части Черного моря. У кавказских же берегов ветры могут быть слабыми, а волна — крупной. Это и будет зыбь. С существованием зыби связано бытующее издавна у наших моряков понятие о «девятом вале», из­вестное многим по картине известного художника-морениста Айвазовского. Нельзя сказать, чтобы представле­ние о девятом вале вовсе было лишено всякого основа­ния. Дело в том, что волны зыби, как правило, идут груп­пами, причем в центре группы находятся наиболее круп­ные волны, а по краям волны меньшей высоты. Какая-то волна данной группы может быть действительно гораздо больше остальных, но которая она будет по счету — третья, пятая или девятая, да и с какой волны начинать счет,— неизвестно. Таким образом, вовсе не следует ду­мать, что именно девятая волна является самой страш­ной. Кстати, у древних греков самым опасным считался каждый третий вал, а у римлян — десятый.

Моряки легче переносят зыбь, чем азовскую или кас­пийскую ветровую волну — «болтанку» с периодом 3—5 секунд. Однако зыбь имеет ту неприятную особенность, что она дает сильный прибой у берега. Волна, почти не­заметная в море из-за небольшой крутизны, обрушива­ется на берег с громадной силой.

Купание в море во время шторма очень опасно. Обыч­но довольно трудно преодолеть зону бурунов и попасть в открытое море, где можно относительно спокойно дер­жаться на воде, поднимаясь и опускаясь при прохождении каждой волны. Гораздо труднее уставшему человеку снова попасть на берег через преграду из рушащихся и пенящихся волн. Его то и дело относит обратно в море. Были случаи, когда здесь тонули люди, даже умевшие неплохо плавать. Поэтому-то на городских и санаторных пляжах и вывешивают во время шторма таблички с пре­достерегающими надписями. Уместно напомнить здесь, что все животные, медузы, морские блохи и другие орга­низмы уходят перед штормом из опасной прибойной зо­ны, чайки улетают на берег, однако можно видеть, как некоторые люди избирают шторм для того, чтобы де­монстрировать свою «храбрость», качаясь на волнах.

Сила ударов волн о берега и сооружения огромна. Вблизи Сочи она превышает 100 тонн на квадратный метр. При таких ударах возникают всплески высотой в несколько десятков метров. Колоссальная энергия при­бойных волн расходуется на раздробление горных пород и перемещение наносов. Без воздействия волн выносы рек скатывались бы постепенно на глубину, волны же возвращают их к берегу и заставляют перемещаться вдоль него. Например, вдоль Кавказского побережья Черного моря идет постоянный поток наносов. От Туапсе до Пицунды волны перемещают 30—35 тысяч кубических метров наносов в год.

Там, где есть пляж, волны теряют большую часть своей энергии. Там, где его нет, они разрушают коренные породы. В период Великой Отечественной войны размыв берега южнее порта Сочи достигал 4 метров в год. Сра­зу же после окончания войны были начаты берегоукре­пительные работы в этом районе, и размыв побережья прекратился.

Вдоль Кавказского побережья моря проходит желез­ная дорога. В прибрежной зоне построены санатории, театры, морские вокзалы и жилые дома. Поэтому берега моря надо охранять от размыва. Лучшей защитой в этом отношении является пляж, где волны разрушаются, не доходя до берега. Для закрепления пляжей сооружают­ся буны и подводные волноломы, которые препятствуют движению гальки вдоль берега в другие районы и уход ее в глубь моря. Так нарастает пляж.

Долгое время буны и подводные волноломы счита­лись образцом берегозащитных сооружений. Но в послед­ние годы специалисты пришли к выводу, что более при­емлемыми с точки зрения экологии были бы искусствен­ные рифы, такие, как в естественных условиях существуют у побережья Австралии, Кубы, Вьетнама. На Черном море вблизи Одессы уже проходит испытание один такой риф длиной 300 метров.

Грузинские специалисты по защите побережья пошли иным путем: они поддерживают пляжи при помощи пляжевого материала, который привозят из горных карь­еров.

Одним из малоизученных в настоящее время вопро­сов, связанных с волнами, является так называемый тягун.

Сущность этого явления заключается в том, что во многих портах Черного моря (и в некоторых других пор­тах мира) суда, пришвартованные у причалов, начинают время от времени двигаться вдоль них более или менее периодически под действием какой-то силы. Иногда эти движения настолько мощны, что даже стальные швар­товые концы не выдерживают и лопаются, иногда судно вынуждено прекращать грузовые операции и отходить на рейд. Тягун может наблюдаться как во время силь­ного волнения, так и при полном штиле.

О происхождении тягуна имеется несколько гипотез. Все они определяют тягун как следствие подхода особо­го рода морских волн, невидимых простым глазом. Эти волны носят название длиннопериодных, так как они имеют период колебания гораздо больший, чем обыкно­венные видимые волны.

Когда морские волны подходят к берегу, их структу­ра, а в связи с этим и картина волн меняются. Ученые говорят, что в прибрежной зоне волна начинает «чувст­вовать дно». Если направление гребней волн не парал­лельно линии берега, то происходит поворот волн к бе­регу: часть гребня, которая идет над большими глуби­нами, догоняет другую часть, идущую ближе к берегу над меньшими глубинами. Это явление называется ре­фракцией волн. Выражается оно не только в перемене их направления, но и в том, что гребни изменяют свою форму. В отдельных районах, например в бухте, волны «растягиваются» по ее берегам, поэтому высота волн здесь меньше, чем в открытом море. Это знали еще древ­ние мореплаватели. Концентрация волновой энергии происходит в мысах, так как гребни волн подходят с раз­ных сторон.

О скалы грозные дробятся с ревом волны

И с белой пеною шумят, бегут назад…

При продвижении волн по мелководью профиль их меняется. Гребень заостряется, наклоняется вперед, а ложбина отстает, испытывая влияние дна. На глубине, примерно в полтора раза превышающей высоту волн, они разрушаются. Образуется прибой. Прибойная волна с шипящей пеной заходит далеко на берег. У приглубин­ных берегов обычно одна линия разрушения волн, а у пологих по мере движения к берегу волны разрушают­ся несколько раз.

В последнее время принят новый, так называемый спектральный, метод изучения морских волн. Слово «спектр» происходит от латинского слова «спектрум», что значит «видение». С этим словом в нашем представле­нии связано что-то яркое и красивое. Такое название дал ему Ньютон, когда он впервые разложил обычный, бе­лый свет на составляющие — красный, оранжевый и т. д. Теперь спектральный метод исследования широко ис­пользуется в науке и технике — всюду, где можно полу­чить зависимость энергии процесса от частоты или дли­ны волн.

Для характеристики различных видов морских волн хорошим показателем будет их спектр. Как выглядят спектры морских волн? Спектр ветрового волнения и спектр зыби отличаются друг от друга шириной и фор­мой. Ветровое волнение имеет более широкий спектр, оно охватывает большой диапазон частот. В нем могут быть волны с периодами от 3 до 20 секунд. А спектр зыби уже, то есть волны зыби мало отличаются друг от друга по частотам, они ровнее. Вид спектров этих двух типов волн характерен для всех морей.

Бывают иногда двугорбые и многопиковые спектры. Они регистрируются тогда, когда на море идут две или несколько систем волн с разных направлений, то есть наблюдается смешанное волнение.

Так спектры помогают в исследованиях морских волн. Теперь уже недостаточно сказать, сколько баллов на море, недостаточно даже знания высоты и длины или периода волн. Надо знать, какой вид имеет их спектр. Спектры позволяют исследовать и сравнивать друг с дру­гом различные виды волн, они вносят порядок в «самое беспорядочное из всех закономерных явлений на Земле», как образно назвал морские волны известный советский океанограф Н. Н. Горский.

Слово «цунами» в переводе с японского означает большие волны в гавани. Действительно, они проявляются в гаванях, в бухтах, вообще в прибрежной зоне. В открытом море корабль может их не заметить, потому что высота их — сантиметры, а длина — километры, то есть волны очень пологие.

В Советском Союзе цунами наблюдаются не только на Камчатке или Курильских островах, но и на Каспий­ском и Черном морях, хотя здесь они не достигают такой разрушительной силы, как тихоокеанские.

Эти волны возникают при подводном землетрясении. Корабль, оказавшийся над зоной землетрясения, ощу­щает толчок, как будто он натолкнулся на подводную скалу. На некоторых морских картах нанесены скалы в таких районах, где глубины исчисляются километрами и промеры не обнаруживают никаких поднятий дна.

Откуда же в Черном море землетрясения? Ведь дей­ствующих вулканов поблизости нет! Но дело в том, что землетрясения далеко не всегда бывают связаны с вул­канической деятельностью. Чаще всего они возникают как результат разрывов земной коры, которые образуют­ся в районах, промежуточных между опускающимися и поднимающимися районами. Обычно очаги землетрясе­ний сосредоточены в одних и тех же зонах. На Черном море такие зоны проходят параллельно берегам вбли­зи Крыма и Кавказа. Наиболее сейсмичными районами Кавказа являются Анапа и окрестности Сочи. Глубина залегания очагов черноморских землетрясений может быть до 40 километров.

Есть предположение, что причиной гибели древних черноморских городов Севастополиса и Диоскурии по­служили волны от подводных землетрясений — цунами. В абхазских легендах сохранилось упоминание об этом событии: «Страшный удар потряс землю. Берег раско­лолся, и взбешенное море поглотило город».

За последние столетия на Кавказе таких сильных землетрясений не наблюдалось. В Крыму сильные зем­летрясения (7—8 баллов по 12-балльной шкале) были в 1927 году, эпицентры их находились в море, к югу от Ялты. Землетрясения эти вызвали длинные (до 100 ки­лометров) волны — цунами. Скорость их была так ве­лика, что через полтора часа они дошли до побережья Болгарии, а на другие побережья еще раньше. Но эти волны были отмечены только приборами и никаких по­вреждений не причинили.

На Кавказском побережье Черного моря сильные землетрясения — 6 баллов — наблюдались в 1905 и в 1966 годах (эпицентры их лежали в море вблизи Анапы). Эти землетрясения также вызвали цунами, которые рас­пространились по всему морю и были отмечены прибо­рами.

Таким образом, на Черном море тоже возможны цу­нами, но по причине малой протяженности очагов зем­летрясений и их сравнительно небольшой силы они не причиняют вреда побережьям.

Интересно, что некоторые рыбы — обитатели боль­ших глубин — за несколько дней или часов до землетря­сения появляются на поверхности воды и при этом обыч­но погибают. Но такие случаи наблюдались не в Черном море, где, как известно, рыбы на больших глубинах не живут.

На какую глубину распространяются обычные (вет­ровые) волны? Уже на глубине 10 метров они меньше, чем на поверхности, но иногда ощущаются и там. Дви­жение воды у дна при шторме можно охарактеризовать таким примером. Подводная лаборатория «Черномор», работавшая вблизиГеленджика на глубине 12,5 метра и имевшая отрицательную плавучесть в 3 тонны, была пе­редвинута 4-балльным штормом на 70 метров. Исследо­вателями этой лаборатории было установлено, что до­статочно интенсивные перемещения песка происходят до глубины 15—20 метров.

В глубинах моря, на границе раздела слоев воды с различной плотностью, возникают так называемые внут­ренние волны.

Специалисты считают, что действием этих волн мож­но объяснить гибель нескольких подводных лодок: аме­риканских— «Трешер» в северной части Атлантики в 1963 году и «Скорпион» в 1968-м у Азорских островов; французских — «Минерва» в 1968-м и «Эридис» в 1970 го­ду в Средиземном море. При этом погибли несколько сотен человек.

Хотя известны внутренние волны уже давно, причины их образования не до конца ясны. Одной из них считают «рябь» в массе течения, возникающую при прохождении его над подводными хребтами. Могут вызываться внут­ренние волны и сильными штормами и ураганами на по­верхности воды, и приливами, и землетрясениями.

Внутренние волны, как и поверхностные, движутся, развиваются, живут. Они могут достигнуть такой высоты и крутизны, что станут неустойчивыми и опрокинутся. При этом быстро выравниваются свойства воды, исчезает скачок в плотности, возможно, это опрокидывание и вызвало гибель подводных лодок.

Недавно внутренние волны были обнаружены на снимках из космоса. Оказывается, при съемке с такого большого расстояния эти волны прослеживаются в виде чередования темных и светлых полос.

Долгое время волны причиняли человеку только вред: понижали скорость судов, разбивали их о береговые со­оружения, размывали берега.

Выдвинуто много проектов использования энергии волн. Расскажем о некоторых из них.

На берегу Черного моря испытывалась установка конструкции Д. А. Автономова. Она основана на запол­нении водой бассейна под действием гидравлического удара — прохождения волн по клиновидным каналам. Из бассейна вода поступает в турбину.

На Крымском побережье испытана и другая установ­ка, автор ее С. И. Колтагов. Поршень, движущийся в ци­линдре горизонтально под действием волн, гонит воду вверх по трубе в цистерну, откуда она поступает на тур­бину. После каждого движения поршня цилиндр запол­няется из другой трубы водой моря.

Инженер В. С. Сидоренко создал тип «волнотурби­ны», основанной на повороте укрепленной горизонтально трубы при прохождении волны.

Польские специалисты предложили накапливать энер­гию путем периодической (под действием волн) подачи воды в резервуар, расположенный выше уровня воды. Удар каждой волны открывает клапан, через который вода проникает по трубам в резервуар.

Болгарский инженер Веденичаров предложил семь типов волнодвигателей. Некоторые из них он испытывал на Черном море вблизи Варны.

Шведский инженер Дальстрем сконструировал судно, использующее энергию волн. На судне имеется балан­сир, приводящий в движение винт.

У побережья США работает буек на волновой энер­гии, мощность установки всего 1 киловатт. Принцип ра­боты таков: с плавучей платформы вниз опущена 60-метровая труба; в нижней части трубы клапан, откры­вающийся в период нахождения трубы во впадине вол­ны; попадающая в трубу вода поступает в бак, а из бака на турбину, вырабатывающую ток, который питает лампу.

Крупный проект использования волновой энергии вы­двинут в Англии, не имеющей значительных природных источников энергии на своей территории. Вдоль побе­режья предполагается построить много своеобразных «мельниц», лопасти которых (15X15 метров) будут вра­щаться под действием волн и передавать свое движение генератору.

Ни в одной стране еще не построено волновой элект­ростанции. Причина в том, что получаемая таким обра­зом энергия будет стоить дороже, чем энергия других видов электростанций, и использовать ее целесообразно только там, где исчерпаны уже все другие источники.

Однако уже тот факт, что над использованием энер­гии волн усиленно работают инженеры и ученые во мно­гих странах, позволяет надеяться на успешное решение этой проблемы.

Заинтересовались морскими волнами и врачи: слабое волнение (один-два балла) производит легкий массаж тела, способствует проникновению солей морской воды в организм человека, то есть является лечебным фак­тором.

Не менее интересен и такой вопрос: влияет ли Солн­це на морские процессы? Наблюдения за ходом разных земных явлений позволяют отметить не только их перио­дичность, но и совпадение периодов колебаний этих про­цессов с периодами изменения солнечной активности.

Какие только явления на Земле не пробовали сопо­ставлять с активностью Солнца: нарушение ритмов раз­вития животных и растений, снижение реакций у людей в периоды активного Солнца и увеличение количества смертных случаев среди людей, страдающих заболева­ниями сердечно-сосудистой системы, замедление роста ледников, и даже количество землетрясений, как счита­ют некоторые ученые, связано со степенью активности Солнца.

А как обстоят дела на таком небольшом участке пла­неты, как Черное море? Анализ «тихих» и «штормовых» лет показывает, что они следуют друг за другом опреде­ленным порядком. Так, для района Сочи в 1952—1954 и 1964—1966 годах было отмечено много штормов, а 1956—1962 годы были годами затишья. Разумеется, и в годы затишья наблюдаются отдельные сильные штормы. Например, в тихом 1968 году прошел исключительно сильный шторм 28—29 января, а в тихом 1969 году на­блюдались 7-балльные штормы 5—6 января и 28—29 ок­тября.

Весь 1972 год можно назвать штормовым. Сила шторма у берега достигала 6—7 баллов.

Последние 15 лет штормовая деятельность постепен­но затихала, но не за горами, как это было и раньше, наступление штормового периода.

Если сравнить число штормов на Черном море с чис­лом вспышек на Солнце, то можно видеть, что между ними существует зависимость.

Почти всегда за крупной вспышкой на Солнце начи­нается шторм. Но далеко не каждый шторм обусловлен солнечной вспышкой. Штормов гораздо больше, чем вспышек, но каждая сильная вспышка вызывает шторм. В период возмущения Солнце выбрасывает потоки заря­женных частиц — корпускул, начинается так называе­мый «солнечный ветер». Неясно еще, каким путем эти потоки влияют на атмосферу Земли, особенно заметно при этом усиление движения воздушных масс вдоль ме­ридианов — с севера на юг и с юга на север. На Черном море это означает приход южных циклонов и штормов с юга.

Астрономы пытаются прогнозировать солнечные вспышки. В первую очередь это нужно для того, чтобы космонавты, находящиеся в полете, приняли необходи­мые меры для защиты от космических лучей, которые извергаются из области вспышки вместе с потоками све­тового, ультрафиолетового, гамма-излучения, инфракрас­ного и радиоизлучения.

Когда такие прогнозы утвердятся, их можно будет использовать и в медицинских целях, а также для прог­ноза штормов.

Если бы удалось прогнозировать тихие и штормовые годы, то это в значительной мере облегчило бы работу портов и обезопасило судоходство.

comments powered by HyperComments