|
Читайте также: |
Приливные течения существенно сказываются на навигации порождая, в частности, так называемый “непротык”. Когда направления течения и ветра совпадают, и судно лавирует на встречном течении, скорость его продвижения по курсу оказывается сравнимой со скоростью течения, и тогда судно попросту застревает на течении. Особенно част этот эффект на слабых ветрах; крутизна лавировки катастрофически падает, и сколько ни лавируй, толку никакого. Нечто подобное происходит и с морскими волнами.
Все знают, что если в воду бросить камень, от него побегут расходящиеся круги. Проверим, так ли это.
В Зеленограде неподалеку от нашего дома в крутых берегах течет небольшая речка Сходня. Зимой она не замерзает, а с высокого берега в нее удобно кидать снежки. Бросим в речку снежок. Всплеск, действительно побежали круги, сносимые течением, туда-сюда пробежали волны, отраженные от берегов, и поверхность воды успокоилась. Но не вся. На изгибе речки образовалась четко выраженная область колеблющейся воды, где волны все еще бегут. Они бегут минуту, другую, третью… Снежок давно уплыл по течению, а волны все не затухают. Они возникают как бы из ничего на одном краю этой области, пробегают через нее и исчезают на другом ее краю. Что же происходит?
Дело в том, что на изгибе речки – быстринка, на которой течение ускоряется. Всплеск – это импульсный источник волн. Пакет волн, созданный таким источником, бежит по воде навстречу течению. И когда скорость течения сравнивается, а потом становится и больше, чем скорость перемещения волнового пакета, т.е. групповой скорости волн, пакет застревает на течении. Срабатывает так называемый эффект блокировки. А поскольку фазовая скорость волн на воде вдвое больше групповой, внутри застрявшего пакета гребни волн продолжают бежать навстречу течению. То, что волны возникают из ничего и неизвестно куда деваются, несущественно. Так проявляется колебание поверхности воды в возбужденной области. Отдельная волна – фантом (хорош, конечно, фантом высотой этак метров в пять да еще с гребнем!).
В морских условиях мне довелось наблюдать этот эффект в чистом виде на Белом море, когда идя на тримаране с Кузовов в Кемь я огибал с юга Коловар. Тримаран несколько раз попадал в полосы неприятной подпрыгивающей толчеи, на которой, казалось, у него отлетят поплавки, но благополучно из нее выбирался. Затем вошел в пролив между островами. В проливе было встречное и довольно сильное течение, но тримаран на фордевинде с парусами на бабочке против него вытягивал. Ветер был несильный, в море – мелкая пологая волна, почти рябь, но по мере углубления в пролив волнение нарастало. Заходившая в него с моря волна, которая, кстати, все время оставалась бегущей, становилась все выше и круче. Она выросла почти до метра высотой, на ней появились барашки. Тримаран трясло как на вибростенде. И вдруг все кончилось: он прошел резкую границу, за которую волны не проникали, и вода оставалась зеркально гладкой. Впечатление было такое, словно зашли за волнолом.
Этот невидимый волнолом, называемый линией блокировки, мне удалось сфотографировать. Именно на этой линии скорость течения сравнивается с групповой скоростью волн, и волны здесь становятся короткими и крутыми и рушатся, не переходя эту границу. Понимание сути эффекта блокировки очень существенно для объяснения многих наблюдаемых в море необычных явлений, связанных с волнами.
На линии блокировки фазовая скорость волны оказывается вдвое меньше чем на свободной воде, длина волны укорачивается в четыре раза, в несколько раз возрастает высота волны, и она начинает рушиться уже на подходах к линии блокировки. Течение блокирует не только волны, набегающие на него в лоб, но и косые волны, идущие под некоторым углом. Те постепенно разворачиваются навстречу течению и блокируются им, когда проекция их групповой скорости на направление течения сравнивается со скоростью течения.
Известна связь скорости встречного течения и периода блокируемых им волн: u=0,4 T, где Т – период волн в секундах, u – скорость течения м/с. Волны с меньшими периодами рушатся на подходах к линии блокировки, волны с большими периодами проходят через нее беспрепятственно, хотя на самой линии блокировки их высота и крутизна возрастают. В целом линия блокировки действует на волны примерно также как пленка масла, срезая всякую мелочь и пропуская крупные пологие волны.
В Онежском заливе Белого моря волна обычно имеет высоту около 1 м, период 3 секунды, скорости течений превышают 1м/с. Не удивительно, что эффекты, связанные с ростом крутизны волн на течениях и их обрушение наблюдаются сплошь и рядом.
Линии блокировки часто возникают у мысов; в шхерах иногда наблюдается, как течение, проходящее через мель, расходится веером; тогда и линия блокировки оказывается кривой.
Блокирующее течение должно иметь градиент скорости, но причина, по которой возникает само течение, не важна. Блокировка волн течением возможна не только на мелководье и в узостях, но и в открытом море, если там имеются неоднородные поверхностные течения. Причиной их возникновения могут быть фронты – границы раздела различных водных масс или выход на поверхность крупномасштабных внутренних волн, но об этом мало что известно.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 97 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |