Этот неизвестный океан. Как работают приливы, рождаются шторма и живут невидимые создания в морских глубинах - Александр Осадчиев
Море волнуется
Волны – один из главных символов моря, ведь когда мы смотрим на море, то почти всегда их видим. Поверхность воды очень подвижная, и любое достаточно сильное воздействие приводит к появлению поверхностных волн, то есть волн на границе океана и атмосферы. Ветер – главная причина образования поверхностных волн. Как правило, ветровые волны делятся на два типа, длинные и короткие. Ветровые волны, которые образуются в море здесь и сейчас, – короткие. Длина волны, то есть расстояние между соседними пиками волн, в этом случае, как правило, составляет единицы и десятки метров. При сильном ветре длина ветровых волн может достигать сотен метров, а амплитуда, то есть размер волн по вертикали, может быть до 10–20 метров. Когда ветер успокаивается, короткие ветровые волны переходят в длинные волны, которые называются зыбью. Длина волны у зыби – уже сотни метров, и зыбь распространяется далеко от места образования. Бывает, что в безветренную погоду в океане все равно сильно качает – это мертвая зыбь, последствие недавнего сильного ветра где-то в отдалении.
Волны-убийцы – аномально высокие (20–30 метров) и крутые одиночные волны, которые образуются в океане. Эти волны с интригующим названием являются еще одним опасным, но достаточно экзотическим явлением в Мировом океане. Свидетельства об эпизодических наблюдениях волн-убийц имеются с начала XIX века. Видимо, лишь в это время появились достаточно крепкие суда, которые были способны выдержать воздействие этих волн и не затонуть. В открытом океане при спокойной погоде и небольшом волнении неожиданно возникает отдельная очень высокая волна, которая может затопить суда или повредить береговую инфраструктуру. Научное сообщество не доверяло этим свидетельствам, и лишь в конце XX века существование волн-убийц было подтверждено полноценными измерениями и спутниковыми наблюдениями.
Механизм образования волн-убийц до сих пор не до конца понятен. Есть несколько теорий, каким образом энергия нескольких небольших волн складывается и образуется одиночная волна в несколько раз выше фоновых. Ученым даже удалось проверить один из механизмов и экспериментально воспроизвести небольшую волну-убийцу в гидрофизическом бассейне, где проводятся эксперименты с движением воды. Вне зависимости от механизма образования, волна-убийца появляется внезапно, и капитаны судов к ней обычно не готовы. Но такие волны, конечно, редкость. Спутниковые наблюдения позволили оценить, что в среднем во всем огромном Мировом океане они возникают один раз в сутки. Именно поэтому они и остаются малоизученными.
Волны могут образоваться не только на границе океана и атмосферы, но и в толще морских вод, на границе между слоями различной плотности. Такие волны называются внутренними волнами. Внутренние волны, как и поверхностные, образуются в результате возмущений на границе между слоями воды, и чем более четкая эта граница (то есть чем больше различаются два слоя по плотности), тем более выражены внутренние волны. Одной из основных причин образования внутренних волн служат приливы, которые не только влияют на поверхность моря, но и приводят в движение всю его толщу. Другая частая причина формирования внутренних волн – взаимодействие течений с неоднородностями морского дна, например, обтекание возвышенностей на морском дне.
Внутренние волны могут быть очень большими по амплитуде: десятки и даже сотни метров. В глубинных слоях океана, куда не доходит энергия ветра, внутренние волны – это один из основных механизмов вертикального перемешивания вод. Они могут никак не проявляться на поверхности, а могут приводить к образованию сликов, полос и пятен на поверхности моря. Если посмотреть в хорошую погоду на открытое море с возвышенности, то можно увидеть, что его поверхность не однородная, она покрыта множеством сликов самой причудливой формы. Многие из этих сликов и есть проявления внутренних волн, которыми полон океан.
В одной из арктических экспедиций в Карском море моим коллегам-океанологам удалось измерить довольно большую (но далеко не рекордную по меркам Мирового океана) внутреннюю волну, высотой около 50 метров. Об этом написали научную статью, по мотивам которой журналисты выпустили пресс-релиз в стиле «Ученые зафиксировали гигантскую внутреннюю волну в Карском море». Через несколько лет, я прочитал на одном из сайтов в интернете заголовок: «В Карском море гигантские волны, 50 метров высотой! Вот до чего довело глобальное потепление!». Вот до чего довел испорченный телефон!
В идеальных условиях волна – это колебания воды вверх-вниз, которое не приводит к ее движению по горизонтали. В реальном море ветровое волнение неоднородно, поэтому волны переносят воду на поверхности моря в направлении своего распространения. Из-за этого переноса, называемого дрейфом Стокса, на берегу моря сразу за зоной прибоя накапливаются разные плавучие объекты: водоросли, обломки деревьев, пластиковые бутылки и прочий мусор. Все это приносят к берегу и оставляют на нем накатывающие волны.
Когда ветер дует в сторону берега и в этом же направлении бегут волны, то из-за дрейфа Стокса в прибрежной зоне формируется сложная система течений. Одна из наиболее известных конфигураций течения, которая часто наблюдается в прибрежной зоне, – это разрывные, или отбойные, течения. Они очень опасны для людей, плавающих в прибережной зоне. Часто на пляжах есть специальные таблички с предупреждениями о том, что здесь могут формироваться разрывные течения. И все равно из-за них каждый год значительное число людей тонет в море.
Рис. 20.Разрывные течения
В результате волнового нагона при пологом рельефе дна и ровной линии берега перенос воды на большей части побережья направлен на берег. Из-за этого формируются мощные узкие компенсационные течения, которые выносят воду в обратную сторону – от берега в открытое море. Если купальщик попадает в подобное разрывное течение, которое начинает относить его от берега, чаще всего он просто пытается плыть назад, на берег. Так как разрывное течение очень сильное, то купальщик не приближается к берегу, у него иссякают силы, и кончиться это может трагически. Чтобы выйти из неприятной ситуации, не нужно бороться с этим течением и плыть ему навстречу. Нужно, наоборот, плыть поперек течения вдоль берега и пытаться попасть в спокойную зону, что обычно несложно сделать, так как течение узкое, не больше нескольких десятков метров. Другая тактика – успокоиться и просто неподвижно полежать на воде. Подождать пока течение вынесет в открытое море, и потом плыть к берегу – это звучит парадоксально, но разрывные течения сильны только вблизи от берега и обычно не выносят далеко в море. Есть и более общий совет: купаться лучше в зоне мысов, где нет никаких разрывных течений
