В. Богоров - Моря и океаны
При образовании волны частицы воды не перемещаются вперёд; они лишь движутся по кругу, поставленному вертикально. Однако, если ветер долго дует в одном направлении, то образуется и горизонтальное движение воды — ветровое- морское течение. Представьте себе, что подъёмным краном мы поднимаем автомобиль и заставим мотор вращать колёса. В таком положении колёса, вращаясь в воздухе, не образуют перемещения машины, хотя каждая частица колёс и совершает круговое движение. Но если мы машину с вращающимися колёсами опустим на землю, то в результате трения колёс о землю автомобиль начнёт двигаться по направлению движения колёс. Так и в море. В результате трения длительно дующего ветра о поверхность воды образуются волны, с которыми будут перемещаться в направлении ветра и воды поверхностного слоя моря.
Ранее предполагали, что волны проникают на очень большую глубину. На самом деле это не так. Волнение с глубиной постепенно затухает и распространяется только до глубины, равной длине волны. Таким образом, при штормовой волне в 8 метров высотою и длиною в 150 метров волнение практически почти полностью прекращается на глубине 150 метров.
Какова может быть величина волн?
В океане наблюдались волны высотою в 13–14 метров и длиною в 400 метров. Считается, что выше 20 метров ветровых волн не бывает. Максимальную длину ветровой волны наблюдали в 824 метра; она распространялась со скоростью более 100 километров в час.
Огромные волны образуются при землетрясениях, когда землетрясения происходят на берегу моря и особенно на дне прибрежной области океана. Так, в 1883 году, во время извержения вулкана Кракатау в Зондском проливе (Индонезия) образовалась волна, достигшая 35 метров высоты и 148 километров длины! Эта волна смыла всё, даже почву с небольших близлежащих островов. Она нанесла громадные опустошения и другим островам Индонезии.
10. ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ
Удивительные явления можно видеть на берегу моря. Дважды в сутки море то уходит от берега (отлив), то приходит к нему (прилив). В некоторых местах, как, например, у нас близ Мурманска, разность в уровне между подъёмом и опусканием воды доходит до 4 метров. Во время отлива на десятки метров обнажается большая полоса дна моря у берега. Там, где за несколько часов перед этим бушевали волны, теперь бродят птицы, разыскивая рыб и морских животных, оставшихся в небольших ямках, наполненных водой.
Ещё большие приливы можно наблюдать в Белом море, где в Мезенском заливе разница между полной водой и малой водой бывает более семи метров. В заливе Фенди (Северная Америка) наблюдаются наивысшие приливы. Здесь разница между уровнем воды в полную и малую воду более 16 метров!
С другой стороны, есть моря, например, Чёрное, Каспийское, где приливов почти нет.
Величина и характер приливов в разных местах и в разное время бывают различны. Обычно приливы бывают полусуточными, т. е. дважды в течение суток вода прибывает и дважды убывает. Но в некоторых местах, например, в Южно-Китайском море, бывают суточные приливы, — изменение уровня происходит один раз в сутки.
Приливо-отливные явления совершаются во всей толще океана, но особенно они заметны в береговой полосе. Берег препятствует движению приливной волны, и вот дважды в сутки вода атакует берег и дважды в сутки отступает от него. В узких местах, в проливах, приливо-отливные течения достигают огромной скорости. Так, в узкой части Белого моря — в так называемом Горле — приливо-отливные течения достигают скорости 15 километров в час.
Каковы же причины этого явления?
Главной причиной приливов является действие Луны и в меньшей степени — Солнца. Жители морского побережья давно уже заметили связь приливов с движением этих светил.
Каким образом воздействуют Луна и Солнце на движение вод в морях и океанах? А вот как. Известно, что Луна движется вокруг Земли и что обе планеты движутся вокруг Солнца. Но так как Луна во много раз ближе к Земле, чем Солнце, то и притягательное воздействие Луны на Землю оказывается гораздо сильнее, чем воздействие Солнца. Естественно, что это воздействие оказывает наиболее сильное и видимое влияние на жидкую оболочку нашей планеты, т. е. на океаны и моря.
Если бы на поверхности Земли не было материков и островов и вся Земля была бы покрыта водой (к тому же равной глубины), то воздействие Луны на этот мировой океан сказалось бы следующим образом. В ближайшей к Луне области океана, в силу притяжения, произойдёт подъём воды навстречу Луне. Одновременно в противоположной части мирового океана центробежная сила вызовет тоже подъём воды. Но так как поднятие воды не может произойти где-либо без падения уровня в другом месте, то это падение и произойдёт в полосе, перпендикулярной к линии воздействия Луны. Луна обходит земной шар в течение 24 часов 50 минут; таким образом, очевидно, дважды в течение суток произойдёт в мировом океане поднятие и опускание вод в результате следования приливной волны за движением Луны.
Мы говорили, что Солнце, ввиду своей удалённости, оказывает меньшее воздействие на воды океана. Однако, когда Луна и Солнце располагаются с Землёй на одной прямой линии (в новолуние и полнолуние), то частицы воды будут находиться под воздействием обоих светил, и, естественно, это вызовет наибольший прилив. Но может быть и противоположное явление, когда Луна и Солнце находятся на линиях, перпендикулярных друг к другу. При этом силы двух светил будут направлены в разные стороны и будут противодействовать друг другу. Прилив в этот момент будет наименьший.
Это явление мы рассматривали сейчас в условиях безбрежного мирового океана, но на самом деле материки и острова разделяют мировой океан на отдельные океаны и различные моря. Суша препятствует свободному распространению приливной волны и вносит большое разнообразие в характер этого явления.
11. ТЕЧЕНИЯ
В старых морских повестях часто рассказывается о записке, найденной в бутылке, выловленной из океана. Такую бутылку, брошенную посередине океана, с вложенной в неё запиской могло прибить течением к берегу, и тогда она сообщала о бедствии, постигшем мореплавателей. В старые времена это был почти единственный способ для осуществления связи потерпевших кораблекрушение с каким-либо кораблём или далёким берегом.
Течения действительно совершают далёкие странствования: они пересекают океаны и моря (см. рис 2). К берегам Англии и Норвегии течения заносят тропические деревья. Громадные сибирские кедры, унесённые половодьем, оказываются на Новой Земле, на Шпицбергене и даже в Гренландии. Буйки от немецких мин, поставленные в 1914 году в европейских водах, находили на берегах Новой Земли.
Для Европы особое значение имеет течение, называемое Гольфстримом. Это течение идёт от берегов Америки — из Мексиканского залива — и с большою скоростью направляется к берегам Европы. «Гольфстрим» означает «течение из залива» (по-английски «гальф» означает морской залив, а «стрим» — течение).
Ещё более значительные течения имеются в Тихом океане.
Что вызывает эти огромные перемещения вод? Главных причин две: ветер и разность плотностей воды в разных районах океана.
Вот как, например, образуется течение Гольфстрим. В экваториальной области дуют постоянные ветры с востока на запад. В Атлантическом океане они гонят воду в Мексиканский залив. Вода, постепенно прибывая в этом заливе, ищет выхода и вытекает мощным течением через Флоридский пролив в северную половину Атлантического океана. 90 миллиардов тонн воды в час выливается Гольфстримом из Мексиканского залива! Поток имеет глубину в 800 метров. Скорость течения во Флоридском проливе достигает 8 километров в час.
Благодаря вращению Земли создаются особые силы, отклоняющие поверхностные течения в северном полушарии — вправо и в южном полушарии — влево. Благодаря этому Гольфстрим и порождённое им Северо-Атлантическое течение, постепенно поворачиваясь, пересекают северную часть Атлантического океана и устремляются, прижимаясь к берегам Европы, на северо-восток.
Северо-Атлантическое течение, идущее к берегам Европы, отепляет и увлажняет климат западной и северозападной Европы. Вот почему на юге Норвегии растёт виноград, а Мурманский порт не замерзает.
Подобные течения существуют и в других океанах. Так, например, в Тихом океане мощное Экваториальное течение вызывает идущее на север и затем на северо-восток течение Куро-Сиво; оно имеет огромное значение для климата и рыболовства советского Дальнего Востока.
Плотность морской воды зависит от температуры и солёности воды. Холодные воды тяжелее тёплых. Поэтому охлаждённые на севере воды опускаются в глубину. Но ведь вода, благодаря своему жидкому состоянию, будет стремиться выравняться, сохранить везде одинаковый уровень. Следовательно, от экватора к полюсам должна начать поступать поверху более тёплая и лёгкая вода. На севере она будет охлаждаться и опускаться. Таким образом, благодаря разности в плотности воды, создадутся два основных течения: одно — тёплое (лёгкие воды) — от экватора к полюсам, в поверхностных слоях океана, другое — холодное (тяжёлые воды) — от полюсов к экватору, в глубине. Вблизи экватора холодные воды начнут подниматься вверх, так как тёплые воды уходят из экваториальной области на север.
