Главная » Налогообложение » Бродячие волны-убийцы. Самые большие волны в мире

Бродячие волны-убийцы. Самые большие волны в мире

Откуда берутся гигантские волны?

Чем обусловлено появление большинства волн в океанах и морях, об энергии волн и о самых гигантских волнах.

Основная причина появления океанических волн – влияние ветров на водную поверхность. Скорость некоторых волн может развиться и даже превысить 95 км в час. Гребень от гребня может быть разделен 300-ми метрами. Они проходят по поверхности океана огромные расстояния. Большая часть их энергии расходуется еще до того, как они достигнут суши, может быть, минуя при этом самое глубокое место в мире – Марианскую впадину. Да и размеры их становятся меньше. А если ветер успокаивается, то и волны становятся более спокойными и гладкими.

Если в океане сильный бриз, то высота волн обычно достигает 3 метров. Если ветер начинает становиться штормовым, то они могут стать 6 м. При сильном штормовом ветре их высота уже может быть выше 9 м и они становятся крутыми, с обильными брызгами.

Во время шторма, когда в океане видимость затрудняется, высота волн превышает 12 метров. А вот во время сильнейшего шторма, когда море сплошь покрыто пеной и даже небольшие корабли, яхты или суда (а не то, что рыба, даже самая большая рыба ) могут просто затеряться между 14-ми волнами.

Удары волн

Большие волны постепенно размывают берега. Маленькие волны могут потихоньку выровнять пляж с наносом. Волны ударяются о берега под определенным углом, поэтому, нанос, смытый в одном месте, вынесется и будет отложен на другом.

Во время сильнейших ураганов или штормов могут произойти такие изменения, что громадные участки берега могут значительно трансформироваться внезапно.

Да и не только берега. Когда-то, в очень далеком от нас 1755 году, волны 30-ти метровой высоты снесли с лица земли Лиссабон, погрузив под тоннами воды постройки города, превратив их в руины и погубив более полумиллиона человек. И случилось это в большой католический праздник – День всех святых.

Волны-убийцы

Самые большие волны обычно наблюдают по Игольному течению (или течению Агульяс), что у берегов Южной Африки. Здесь же была отмечена и самая высокая волна в океане . Ее высота составила 34 м. А вообще самая большая из когда-либо замеченных волн, была зафиксирована лейтенантом Фредериком Марго на судне, держащем свой путь из Манилы в Сан-Диего. Было это 7 февраля 1933 года. Высота той волны тоже была около 34 метров. Таким волнам моряки дали прозвище «волны-убийцы». Как правило, необыкновенно высокой волне всегда предшествует такая же глубокая впадина (или провал). Известно, что в таких впадинах-провалах исчезло большое количество кораблей. Кстати, волны, образующиеся во время во время приливов, с приливами-то и не связаны. Они бывают вызваны подводным землетрясением или извержением вулкана на морском или океаническом дне, которое создает перемещение огромных масс воды и, как следствие, большие волны.

За тысячи лет мореплавания люди научились бороться с опасностями водной стихии. Лоции указывают безопасный путь, синоптики предупреждают о штормах, спутники наблюдают за айсбергами и другими опасными объектами. Однако до сих пор непонятно, как уберечься от тридцатиметровой волны, которая неожиданно возникает без видимых причин. Еще пятнадцать лет назад загадочные волны-убийцы считались выдумкой.

Иногда появление гигантских волн на поверхности океана вполне понятно и ожидаемо, но иногда они — настоящая загадка. Зачастую такая волна — смертный приговор для любого судна. Имя этим загадкам — волны-убийцы.

Вряд ли вы найдете моряка, который не прошел бы крещение штормом. Поскольку, перефразируя известную поговорку, бури бояться — в море не выходить. С самой зари мореплавания шторм был лучшим экзаменом и на мужество, и на профессионализм. И если любимая тема воспоминаний ветеранов войн — былые сражения, то «морские волки» непременно расскажут вам о свистящем ветре, срывающем радиоантенны и радары, и огромных ревущих волнах, едва не поглотивших их корабль. Который, возможно, был «самым-самым».

Но уже 200 лет назад возникла необходимость уточнить силу шторма. Поэтому в 1806 году ирландским гидрографом и адмиралом британского флота Френсисом Бофортом (Francis Beaufort, 1774-1875) была введена специальная шкала, по которой погода на море классифицировалась в зависимости от степени воздействия ветра на водную поверхность. Она была разбита на тринадцать ступеней: от нуля (полный штиль) до 12 баллов (ураган). В ХХ веке, с некоторыми изменениями (в 1946 году она была 17-бальная), её принял Международный метеорологический комитет — в том числе и для классификации ветров на суше. С тех пор перед моряком, прошедшим 12-бальное «волнение», невольно снимали шляпы — поскольку были хотя бы наслышаны, что это такое: вздымающиеся огромные валы, вершины которых ураганный ветер раздувает в сплошные тучи брызг и пены.

Однако для страшного явления, которое регулярно обрушивается на Юго-Восточную оконечность Североамериканского континента, в 1920 году пришлось придумать новую шкалу. Это пятибалльная шкала ураганов Саффира-Симпсона, которая оценивает не столько саму мощь стихии, сколько разрушения, которые она производит.

Согласно этой шкале, ураган первой категории (скорость ветра 119-153 км/ч) ломает ветки деревьев и наносит некоторые повреждения небольшим судам у причала. Ураган третьей категории (179-209 км/ч) валит деревья, срывает крыши и разрушает легкие сборные дома, затапливает береговую линию. Самый страшный ураган пятой категории (более 255 км/ч) разрушает большую часть зданий и вызывает серьезные наводнения — гоня на сушу большие массы воды. Именно таким был печально известный ураган «Катрина», который в 2005 году обрушился на Новый Орлеан.

Карибское море, где в ежегодно в период с 1 июня по 30 ноября проносятся до десяти формирующихся в Атлантике ураганов, издавна считалось одним из опаснейших районов для мореплавания. Да и жить на островах этого бассейна отнюдь не безопасно — особенно в такой бедной стране, как Гаити — где нет ни нормальной службы предупреждения, ни возможности эвакуироваться с опасного побережья. В 2004 году во время урагана «Дженни» там погибли 1316 человек. Ревущий как эскадрилия реактивных самолетов ветер сдувал ветхие хижины вместе с их жильцами, обрушивал на головы людей пальмы. А с моря на них накатывались пенящиеся валы.

Можно только представить себе, что испытывает команда корабля, попавшего в «самое пекло» такого урагана. Однако случается, что корабли гибнут вовсе не во время шторма.

В апреле 2005 года круизный лайнер «Norwegian Dawn», покинув сказочные Багамские острова, направлялся в гавань Нью-Йорка. Море слегка штормило, однако огромный 300-метровый корабль мог себе позволить просто не замечать такое волнение. Две с половиной тысячи пассажиров весело оттягивались в ресторанах, гуляли по палубам и фотографировались на память.

Внезапно лайнер резко накренился, а в следующие секунды гигантская волна обрушилась на его борт, выбивая иллюминаторы кают. Она пронеслась через корабль, сметая на своем пути шезлонги, переворачивая шлюпки и установленные на 12-й палубе джакузи, сбивая с ног пассажиров и матросов.

«Это был настоящий ад, — рассказывал Джеймс Фрэйли, один из пассажиров, отмечавший на лайнере медовый месяц со своей женой. — Потоки воды перекатывались через палубы. Мы принялись звонить родным и близким, чтобы попрощаться, решив, что корабль гибнет».

Так «Norwegian Dawn» столкнулся с одной из самых загадочных и ужасных океанских аномалий — гигантской волной-убийцей. На Западе они получили различные названия: freak, rogue, rabid-dog, giant waves, cape rollers, steep wave events и пр.

Кораблю очень повезло — он отделался лишь небольшими повреждениями корпуса, смытым за борт имуществом да ранеными пассажирами. Но волна, внезапно обрушившаяся на него, не зря получила свое зловещее прозвище. Лайнер вполне могла постигнуть судьба голливудского «Посейдона» — перевернувшегося вверх дном в одноименном фильме. Или, что ещё хуже — просто переломиться пополам и утонуть, став вторым «Титаником».

Ещё в 1840 году во время своей экспедиции французский мореплаватель Дюмон Дюрвиль (Jules Sebastien Cesar Dumont d’Urville, 1792-1842) наблюдал гигантскую волну высотой около 35 м. Но его сообщение на заседании Французского географического общества вызвало лишь иронический смех. Никто из ученых мужей не мог поверить в то, что такие волны могут существовать.

Всерьез за изучение этого явления взялись только после того, как в 1980 году у берегов Японии пошел на дно английский сухогруз «Дербишир» (Derbyshire). Как показало обследование, судно длиной почти 300 метров погубила гигантская волна, которая пробила главный грузовой люк и залила трюм. Погибли 44 человека. В том же году к востоку от побережья ЮАР с волной-убийцей столкнулся нефтяной танкер «Эссо Лангедок» (Esso Languedoc).

«Штормило, но несильно, — приводил рассказ старшего помощника капитана Филиппа Лижура (Philippe Lijour) английский журнал New Scientist, — Вдруг со стороны кормы появилась огромная волна, во много раз выше всех остальных. Она накрыла все судно, под водой скрылись даже мачты».

Пока вода прокатывалась по палубе, Филипп успел схватить сфотографировать её. По его оценке, вал взметнулся не менее чем на 30 метров. Танкеру повезло — он остался на плаву. Однако эти два случая стали последней каплей, заставившие запаниковать компании, занимающиеся экспортом-импортом сырья. Ведь считалось, что перевозить его на гигантских судах не только экономически выгодней, но и безопасней — мол, таким кораблям, которым «море по колено», не страшен никакой шторм.

Увы! Только в период с 1969 по 1994 годы в Тихом и Атлантическом океанах при встрече с подобными волнами затонули или получили серьезные повреждения двадцать два супертанкера — при этом погибли пятьсот двадцать пять человек. Ещё двенадцать подобных трагедий за это время произошло в Индийском океане. Страдают от них и морские нефтяные платформы. Так, 15 февраля 1982 года волна-убийца перевернула буровую вышку компании «Mobil Oil» в районе Ньюфаундлендской банки, унеся жизни восьмидесяти четырех рабочих.

Но ещё большее количество мелких судов (траулеры, прогулочные яхты) при встрече с волнами-убийцами просто исчезают без следа, даже не успев послать сигнал бедствия. Гигантские водные валы высотой с пятнадцатиэтажный дом сминали или разбивали суденышки. Не спасало и мастерство рулевых: если кому-то удавалось успеть развернуться носом к волне, то его участь была такой же, как и у несчастных рыбаков в фильме «Идеальный шторм»: кораблик, пытаясь взобраться на гребень, становился в вертикальное положение — и срывался вниз, падая в пучину килем кверху.

Обычно волны-убийцы возникают во время шторма. Это тот самый «девятый вал», которого так страшатся моряки — но столкнуться с ним, к счастью, случается не всем. Если высота обычных штормовых гребней в среднем составляет 4-6 метров (10-15 при урагане), то внезапно возникающая среди них волна может достигать высоты 25-30 метров.

Однако более редкие, и гораздо более опасные волны-убийцы появляются при довольно спокойной погоде — и иначе, как аномалией, это не называют. Сначала их пытались обосновать столкновением морских течений: наиболее часто такие волны появляются у мыса Доброй Надежды (южная оконечность Африки), где соединяются теплые и холодные потоки. Именно там порою возникают т.н. «три сестры» — следующие одна за другой три гигантские волны, поднявшись на которые, переламываются под собственным весом супертанкеры.

Но сообщения о смертоносных валах поступали и из других уголков планеты. В том числе их видели на Черном море — «всего» десятиметровой высоты, но этого было достаточно, чтобы перевернуть несколько небольших траулеров. В 2006 году такая волна обрушилась на британский паром «Понт-Авен» (Pont-Aven), следовавший по проливу Па-де-Кале. Она разбила окна на высоте шестой палубы, причинив ранения нескольким пассажирам.

Что побуждает морскую гладь внезапно взметнуться гигантским валом? И серьезные ученые, и теоретики-любители вырабатывают самые разные гипотезы. Волны фиксируют спутниками из космоса, создаются их модели в исследовательских бассейнах, однако до сих пор не могут пояснить причины всех случаев возникновения волн-убийц.

Зато давно установлены и изучены причины, вызывающие самые страшные и разрушительные морские волны — цунами.

Приморские курорты не всегда бывают райским уголком планеты. Иногда они становятся настоящим адом — когда на них неожиданно, в ясную и солнечную погоду, обрушиваются гигантские водные валы, смывая на своем пути целые города.

…Эти кадры обошли весь мир: ничего не подозревающие туристы, которые из любопытства вышли на дно внезапно отхлынувшего моря — подобрать несколько ракушек и морских звезд. И вдруг они замечают, как на горизонте возникает стремительно приближающаяся волна. Бедняги пытаются убежать, но мутный бурлящий поток настигает и захватывает их, а затем несется к белеющим на побережье домам…

Катастрофа, разразившаяся 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии, потрясла человечество. Гигантская волна сметала все на своем пути, расходясь по Индийскому океану. Пострадали Суматра и Ява, Шри-Ланка, Индия и Бангладеш, Таиланд, волна дошла даже до восточного побережья Африки. Андаманские острова на несколько часов ушли под воду — и местные аборигены чудом выжили, спасаясь на верхушках деревьев. В результате катастрофы погибли более 230 тысяч человек — на поиск и захоронение всех их ушло более месяца. Миллионы людей остались без крова и средств к существованию. Трагедия оказалось одной из самых масштабных и трагических природных катастроф в истории человечества.

«Высокая волна, входящая в гавань» — так с японского переводится слово «цунами». В 99% случаев цунами возникают в результате землетрясения океанского дна, когда оно резко опускается или поднимается. Всего на несколько метров, но на огромной площади — и этого достаточно, чтобы вызвать разбегающуюся от эпицентра по кругу волну. В открытом море её скорость достигает 800 км/ч, но заметить её практически невозможно, так как её высота составляет всего около одного, максимум двух метров — но при длине до нескольких километров. Корабль, под которым она пронесется, лишь слегка качнет — именно поэтому, получив предупреждение, суда стремятся покинуть порты и выйти как можно дальше в море.

Ситуация меняется, когда волна приближается к берегу, на мелководье (заходит в гавань). Её скорость и длина резко падают, зато вырастает высота — до семи, десяти и более метров (известны случаи 40-метровых цунами). Она врывается на сушу сплошной стеной и обладает огромной энергией — вот почему цунами столь разрушительны и могут пройти по земле несколько сот, а иногда и тысяч метров. Причем каждое цунами бьет дважды. Вначале — когда обрушивается на берег, затапливая его. А потом — когда вода начинает возвращаться в море, унося обратным потоком тех, кто выжил после первого удара.

В 1755 году вызванное разрушительным землетрясением цунами унесло жизни 40 тысяч португальцев. Грозный океанский вал обрушился на Японию 15 июня 1896 года: высота волны достигала 35 метров, тогда погибло 27 тысяч человек, а все прибрежные городки и деревни в 800 км полосе прекратили свое существование. В 1992 году от цунами погибли 2 000 жителей островов Индонезии.

Бывалые жители приморских городов и поселков сейсмически опасных районов знают: как только начинается землетрясение, а после него — внезапный и быстрый отлив, нужно бросать все и без оглядки бежать на возвышенность или вглубь суши. В ряде же регионов, регулярно страдающих от цунами (Япония, Сахалин, Гавайи), созданы специальные службы предупреждения. Они фиксируют землетрясение в океане и тут же дают пор всем СМИ и через уличные громкоговорители сигнал тревоги.

Но цунами могут вызываться не только землетрясениями. Взрыв в 1883 году вулкана Кракатау вызвал волну, которая обрушилась на острова Ява и Суматра, смыв более 5000 рыбацких суденышек, около 300 деревень и погубив более 36 000 людей. А в заливе Литуя (Аляска) цунами вызвал оползень, обрушивший в море склон горы. Волна распространилась на ограниченной территории, но зато её высота была грандиозной — свыше трехсот метров, при этом, обрушившись на противоположный берег, она слизнула кустарник на высоте 580 метров!

Однако и это не предел. Самые огромные и разрушительные волны рождаются при падении в океан больших метеоритов или астероидов. Правда, к счастью, это бывает крайне редко — раз в несколько миллионов лет. Но зато этот катаклизм принимает масштабы поистине всепланетного потопа. Например, германские ученые установили, что около 200 миллионов лет назад в Землю врезалось крупное космическое тело. Оно подняло цунами высотой свыше одного километра, которое ворвалось на материковые равнины, уничтожая все живое на своем пути.

Волны-убийцы не следует путать с цунами: цунами возникают в результате сейсмических явлений и набирают большую высоту лишь вблизи от берега, тогда как волны-убийцы могут появляться без известных причин, практически на любом участке моря, при слабом ветре и относительно небольшом волнении. Цунами опасны для береговых сооружений и судов, стоящих близко к берегу, в то время как волна-убийца может погубить любое судно или морское сооружение, которое ей подвернется.

Откуда же берутся эти монстры? До недавнего времени океанографы полагали, что они формируются в результате хорошо известных линейных процессов. Согласно бытующей теории большие волны просто являются продуктом интерференции, в рамках которой малые волны объединяются в одну большую.

В некоторых случаях именно так и происходит. Хорошим тому примером служат воды у мыса Игольного, самой южной точки африканского континента. Там стыкуются Атлантический и Индийский океаны. На суда, огибающие мыс, регулярно нападают огромные волны, которые образуются в результате столкновения быстрого Агульясова течения и ветров, дующих с юга. Движение воды замедляется, а волны начинают громоздиться друг на друга, образуя гигантские валы. Помимо этого суперволны часто можно встретить в Гольфстриме, в течении Куросио к югу от берегов Японии и в пользующихся мрачной славой водах у мыса Горн, где происходит то же самое — быстрые течения сталкиваются с противодействующими ветрами.

Однако механизм интерференции не подходит ко всем волнам-великанам. Во-первых, он никак не годится для того, чтобы обосновать появление гигантских волн в таких местах, как Северное море. Там быстрых течений нет и в помине.

Во-вторых, даже если интерференция имеет место, волны-гиганты не должны встречаться столь часто. Их абсолютное большинство должно тяготеть к средней высоте — одни чуть выше, другие чуть ниже. Исполины двойного размера должны появляться не чаще одного раза на протяжении человеческой жизни. Тем не менее на деле всё обстоит совсем по-другому. Наблюдения океанографов наводят на мысль, что большинство волн по размеру меньше среднего, а настоящие великаны встречаются гораздо чаще, чем мы думаем. Ортодоксальная океанография получает пробоину ниже ватерлинии.

Обычно волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров — "дыра в море". Высота волны обычно указывается именно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему виду "волны-убийцы" делятся на три основных типа: "белая стена", "три сестры" (группа из трех волн), одиночная волна ("одиночная башня").

Чтобы оценить, что они могут, достаточно взглянуть на фотографию "Уильстара" выше. Поверхность, на которую обрушивается такая волна, может испытывать давление до ста тонн на квадратный метр (около 980 килопаскалей). Типичная двенадцатиметровая волна угрожает лишь шестью тоннами на квадратный метр. Большинство современных судов может выдержать до 15 тонн на квадратный метр.

По наблюдениям Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), волны-убийцы бывают рассеивающиеся и нерассеивающиеся. Нерассеивающиеся могут проделать по морю довольно долгий путь: от шести до десяти миль. Если судно замечает волну издали, можно успеть принять какие-то меры. Рассеивающиеся же появляются буквально ниоткуда (видимо, такая волна атаковала "Таганрогский залив"), обрушиваются и исчезают.

По мнению некоторых экспертов, волны-убийцы опасны даже для низко летающих над морем вертолетов: в первую очередь, спасательных. Несмотря на кажущуюся маловероятность такого события, авторы гипотезы считают, что ее нельзя исключать и что как минимум два случая гибели спасательных вертолетов похожи на результат удара гигантской волны.

Ученые пытаются выяснить, как энергия в океане перераспределяется таким образом, что образование волн-убийц становится возможным. Поведение нелинейных систем, подобных морской поверхности, описать крайне сложно. Некоторые теории используют для описания возникновения волн нелинейное уравнение Шредингера. Некоторые пытаются применить существующие описания солитонов — одиночных волн необычной природы. В ходе последнего исследования на эту тему ученым удалось воспроизвести очень похожее явление в электромагнитных волнах, однако к практическим результатам это пока не привело.

Некоторые эмпирические данные о том, в каких условиях возникновение волн-убийц более вероятно, все же известны. Так, если ветер гонит волны против сильного течения, то это может привести к появлению высоких крутых волн. Этим печально известно, например, течение Игольного мыса (в котором пострадал "Уильстар"). Другими зонами повышенной опасности являются течение Куросио, Гольфстрим, Северное море и прилегающие районы.

Эксперты называют следующие предпосылки для возникновения волны-убийцы:

1. область пониженного давления;
2. ветер, дующий в одном направлении более 12 часов подряд;
3. волны, движущиеся с той же скоростью, что и область пониженного давления;
4. волны, движущиеся против сильного течения;
5. быстрые волны, догоняющие более медленные волны и сливающиеся с ними вместе.

Вздорный характер волн-убийц, однако, проявляется в том, что они могут возникать и тогда, когда перечисленные условия не выполняются. В этой непредсказуемости и заключается основная загадка для ученых и опасность для моряков.

Им удалось спастись

1943 год, Северная Атлантика. Круизный лайнер „Куин Элизабет“ попадает в глубокую ложбину и подвергается двум мощным волновым ударам подряд, которые наносят серьёзные повреждения на мостике — на высоте двадцать метров над ватерлинией.

1944 год. Индийский океан. Крейсер британских ВМС „Бирмингем“ проваливается в глубокую яму, после чего на его носовую часть обрушивается гигантская волна. Согласно записям командира корабля палуба, находящаяся на высоте восемнадцать метров от уровня моря, залита водой по колено.

1966 год, Северная Атлантика. На пути в Нью-Йорк итальянский пароход „Микеланджело“ получает удар от волны высотой восемнадцать метров. Вода врывается на мостик и в каюты первого класса, в результате чего гибнут два пассажира и один член экипажа.

1995 год, Северное море. Серьёзное повреждение от гигантской волны получает плавучая буровая установка „Веслефрикк Б“, принадлежащая компании Statoil. По свидетельству одного из членов экипажа, за несколько минут до удара он видел „стену воды“.

1995 год. Северная Атлантика. При переходе в Нью-Йорк круизный лайнер „Куин Элизабет-2“ попадает в ураган и принимает на носовую часть удар волны высотой двадцать девять метров. „Ощущение было такое, что мы врезаемся в Белые скалы Дувра“, — рассказывает капитан Рональд Уоррик.

1998 год, Северная Атлантика. Плавучая эксплуатационная платформа „Шихэллион“ компании ВР Amoco подвергается удару гигантской волны, которая разносит её баковую надстройку на высоте восемнадцать метров от уровня воды.

2000 год, Северная Атлантика. Приняв сигнал бедствия от яхты на расстоянии 600 миль от ирландского порта Корк, британский круизный лайнер „Ориана“ получает удар волны высотой двадцать один метр.

ВОЛНЫ В ОКЕАНЕ, возмущения физических параметров океана (плотности, давления, скорости, положения морской поверхности и др.) относительно некоторого среднего состояния, способные распространяться от места их возникновения или колебаться внутри ограниченной области. В физических задачах волновые движения в океане принято классифицировать по типу сил, ответственных за их возникновение и распространение. Выделяют пять основных типов волн в океане: акустические (звуковые), капиллярные, гравитационные, гироскопические (инерционные) и планетарные.

Акустические волны распространяются в океане благодаря сжимаемости воды. Скорость распространения волн (скорость звука) зависит от состояния воды (температуры, солёности), глубины океана и изменяется в пределах 1450-1540 м/с. Высокочастотные акустические волны (с частотами от единиц до десятков кГц) используются для гидроакустической связи и подводной локации, включающей в себя измерение глубин, определение параметров морской среды (в частности, измерение скоростей морских течений на основе эффекта Доплера), локацию скоплений морских животных, подводных судов и тому подобное. С эффектом подводного звукового канала связано явление сверхдальнего распространения звука, позволяющее использовать низкочастотные звуковые волны для дальней гидроакустической локации и диагностики крупномасштабной изменчивости океанской среды.

Капиллярные волны связаны с силой поверхностного натяжения воды, которая является преобладающей для достаточно коротких поверхностных волн. Характерная длина таких волн определяется отношением коэффициента поверхностного натяжения к ускорению свободного падения и составляет для чистой воды 1,73 см. Эти волны играют важную роль во взаимодействии океана и атмосферы, существенно влияя на тепло- и газообмен. Различные процессы в приповерхностном слое океана (течения, ветер, загрязнение морской поверхности) сильно изменяют поле капиллярных волн, а следовательно, и отражательные характеристики морской поверхности. Это явление широко используется при дистанционном зондировании океана: в задачах альтиметрии (определение формы поверхности океана со спутников), в задачах диагностики состояния морской поверхности (выяснение наличия и характера загрязнений, измерение характеристик приповерхностных течений, ветрового волнения и др.).

К поверхностным гравитационным волнам (смотри Волны на поверхности жидкости) относятся, прежде всего, ветровые волны, длины которых лежат в диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров, а амплитуды могут превышать 20 м. Существующие модели прогноза ветровых волн позволяют с высокой точностью предсказывать средние характеристики волнения (период, амплитуду), но не дают возможности прогнозировать редкие экстремальные события, например «волны-убийцы». Амплитуда таких волн более чем в четыре раза превышает среднюю амплитуду волнения, причём довольно часто «волны-убийцы» имеют вид ямы, а не гребня. Данное явление представляет серьёзную опасность для судоходства и морского строительства. Поверхностные гравитационные волны могут возбуждаться не только ветром, но и другими внешними воздействиями (землетрясениями, над- и подводными оползнями и др.). Изредка такие воздействия приводят к возникновению цунами, которые способны производить катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Важный случай гравитационных волн - приливные волны (смотри Приливы и отливы), возникающие вследствие периодического изменения притяжения Луны и Солнца в данной точке Земли, что приводит к периодическому (как правило, два раза в сутки) изменению уровня моря.

Внутренние гравитационные волны (смотри Внутренние волны) развиваются в толще океана благодаря её вертикальной стратификации (зависимости плотности воды от глубины). Характерная частота таких волн, так называемая частота плавучести или частота Брента - Вяйсяля, изменяется в очень широких пределах (от десятков секунд до десятков часов). Длины внутренних волн могут составлять от нескольких метров до сотен километров. Эти волны играют важную роль в вертикальном перемешивании вод и динамике крупномасштабных течений, существенно влияют на распространение звуковых волн в океане. Внутренние гравитационные волны могут представлять серьёзную опасность для подводного судоходства в областях их интенсивной генерации, вызванной особенностями рельефа, крупномасштабными течениями и тому подобное.

Гироскопические волны (инерционные волны) обусловлены силой Кориолиса. Минимальный период этих волн определяется географической широтой φ места и равен 12ч/sin φ, то есть составляет половину суток на полюсе и стремится к бесконечности на экваторе. В открытом море инерционные волны проявляются как инерционные колебания - почти не распространяющиеся в пространстве периодические колебания горизонтальной скорости течения, легко возбуждаемые ветром. Поскольку океан сильно стратифицирован по глубине, в нём чаще всего наблюдаются волны смешанного типа - гравитационно-гироскопические, в которых существенны вертикальные движения воды. Такие волны способны значительно влиять на вертикальное перемешивание верхнего слоя океана.

Планетарные волны (Россби волны) создаются изменчивостью параметра Кориолиса по широте, что приводит к возникновению возвращающей силы для движений, имеющих восточную составляющую. Характерный масштаб этих волн, так называемый масштаб Россби, может составлять сотни километров. С волнами Россби связывают синоптическую изменчивость океана и атмосферы и соответствующие динамические структуры - синоптические вихри в океане и атмосфере. Изменение глубины океана может создавать эффект, аналогичный переменному вращению. Возникающие вследствие этого волновые движения получили название топографических волн Россби.

Особый класс волновых движений в океане составляют краевые волны, возникающие в прибрежных областях (волны Пуанкаре, Кельвина). Их существование определяется наличием горизонтальной границы (берег, кромка океанского шельфа и т.п.), вдоль которой происходит распространение волн, в комбинации с другими физическими факторами, такими, как изменение глубины, вращение Земли, вертикальная стратификация, наличие вдольбереговых сдвиговых течений и др.

В природе, как правило, наблюдаются сложные смешанные типы волновых движений: гравитационно-капиллярные, гравитационно-гироскопические и др.

Лит.: LeBlond Р. Н., Mysak L. А. Waves in the ocean. Amst., 1978; Бреховских Л.М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М., 1982.

Волнение — это колебательное движение воды. Оно воспринимается наблюдателем как движение волн по поверхности воды. На самом же деле водная поверхность совершает колебания вверх-вниз от среднего уровня положения равновесия. Форма волн при волнении постоянно изменяется в связи с движением частиц по замкнутым, почти круговым орбитам.

Каждая волна представляет собой плавное соединение возвышений и углублений. Основными частями волны являются: гребень — самая высокая часть; подошва - самая низкая часть; склон - профиль между гребнем и подошвой волны. Линия вдоль гребня волны называется фронтом волны (рис. 1).

Рис. 1. Основные части волны

Основные характеристики волн — это высота - разность уровней гребня и подошвы волны; длина - кратчайшее расстояние межу смежными гребнями или подошвами волн; крутизна - угол между склоном волны и горизонтальной плоскостью (рис. 1).

Рис. 1. Основные характеристики волны

Волны обладают очень большой кинетической энергией. Чем выше волна, тем больше в ней заключено кинетической энергии (пропорционально квадрату увеличения высоты).

Под влиянием силы Кориолиса справа по течению вдали от материка возникает водяной вал, а у суши создается депрессия.

По происхождению волны подразделяются следующим образом:

волны трения;
барические волны;
сейсмические волны или цунами;
сейши;
приливные волны.

Волны трения

Волны трения, в свою очередь, могут быть ветровыми (рис. 2) или глубинными. Ветровые волны возникают вследствие ветровые волнытрения на границе воздуха и воды. Высота ветровых волн не превышает 4 м, но при сильных и затяжных штормах она возрастает до 10-15 м и выше. Наиболее высокие волны — до 25 м — наблюдаются в полосе западных ветров Южного полушария.

Рис. 2. Ветровые волны и волны прибоя

Пирамидальные, высокие и крутые ветровые волны получили название толчея. Эти волны присущи центральным областям циклонов. Когда ветер стихает, волнение приобретает характер зыби , т. е. волнения по инерции.

Первичная форма ветровых волн - рябь. Она возникает при скорости ветра менее 1 м/с, а при скорости, большей 1 м/с, образуются сначала мелкие, а потом более крупные волны.

Волна близ берегов, в основном на мелководьях, основывающаяся на поступательных движениях, получила название прибоя (см. рис. 2).

Глубинные волны возникают на границе двух слоев воды с разными свойствами. Они часто возникают в проливах, с двумя этажами течения, близ устьев рек, у кромки тающих льдов. Эти волны перемешивают морскую воду и являются очень опасными для моряков.

Барическая волна

Барические волны возникают из-за быстрой смены атмосферного давления в местах происхождения циклонов, особенно тропических. Обычно эти волны одиночные и не приносят особого вреда. Исключение составляют случаи, когда они совпадают с высоким приливом. Таким бедствиям наиболее часто подвергаются Антильские острова, полуостров Флорида, побережья Китая, Индии, Японии.

Цунами

Сейсмические волны возникают под воздействием подводных толчков и прибрежных землетрясений. Это очень длинные и невысокие в открытом океане волны, но сила их распространения достаточно велика. Они движутся с очень большой скоростью. У побережий их длина сокращается, а высота резко возрастает (в среднем от 10 до 50 м). Их появление влечет за собой человеческие жертвы. Сначала морс отступает на несколько километров от берега, набирая силу для толчка, а потом волны с огромной скоростью выплескиваются на берег с интервалом 15-20 мин (рис. 3).

Рис. 3. Трансформация цунами

Японцы назвали сейсмические волны цунами , и этот термин используется во всем мире.

Сейсмический пояс Тихого океана является основным районом образования цунами.

Сейши

Сейши — это стоячие волны, которые возникают в заливах и внутренних морях. Они происходят по инерции после прекращения действия внешних сил — ветра, сейсмических толчков, резких изменений , выпадения интенсивных осадков и т. д. При этом в одном месте вода поднимается, а в другом — опускается.

Приливная волна

Приливные волны — это движения , совершаемые под влиянием приливообразующих сил Луны и Солнца. Обратная реакция морской воды на прилив - отлив. Полоса, осушаемая во время отлива, называется осушкой.

Существует тесная связь высоты приливов и отливов с фазами Луны. В новолуния и полнолуния наблюдаются самые высокие приливы и самые низкие отливы. Они называются сизигийными. В это время лунные и солнечные приливы, наступая одновременно, накладываются друг на друга. В промежутках между ними, в первую и последнюю четверги фазы Луны, наблюдаются самые низкие, квадратурные приливы.

Как уже было сказано во втором разделе, в открытом океане высота прилива невелика — 1,0-2,0 м, а у расчлененных берегов она резко возрастает. Максимальной величины прилив достигает на атлантическом побережье Северной Америки, в заливе Фанди (до 18 м). В России максимальная величина прилива — 12,9 м — отмечена в заливе Шелихова (Охотское море). Во внутренних морях приливы мало заметны, например, в Балтийском морс у Санкт-Петербурга прилив составляет 4,8 см, а вот по некоторым рекам прилив прослеживается на сотни и даже тысячи километров от устья, например, в Амазонке — до 1400 см.

Крутую приливную волну, поднимающуюся вверх по реке, называют бором. На Амазонке бор достигает высоты 5 м и ощущается на расстоянии 1400 км от устья реки.

Даже при спокойной поверхности в толще океанских вод происходит волнение. Это так называемые внутренние волны — медленные, но весьма значительные по размаху, достигающему порой сотен метров. Они возникают в результате внешнего воздействия на неоднородную по вертикали массу воды. К тому же так как температура, соленость и плотность океанской воды изменяются с глубиной не постепенно, а скачкообразно от одного слоя к другому, на границе между этими слоями и возникают специфические внутренние волны.

Морские течения

Морские течения — это горизонтальные поступательные движения водных масс в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Они достигают нескольких тысяч километров в длину, десятков-сотен километров в ширину, сотен метров в глубину. По физико-химическим свойствам воды морских течений отличны от окружающих.

По продолжительности существования (устойчивости) морские течения подразделяют следующим образом:

постоянные , которые проходят в одних и тех же районах океана, имеют одно генеральное направление, более или менее постоянную скорость и устойчивые физико-химические свойства переносимых водных масс (Северное и Южное пассатные, Гольфстрим и др.);
периодические , у которых направление, скорость, температура подчинены периодическим закономерностям. Происходят они через равные промежутки времени в определенной последовательности (летнее и зимнее муссонные течения в северной части Индийского океана, приливно-отливные течения);
временные , вызываемые чаще всего ветрами.

По температурному признаку морские течения бывают:

теплые , которые имеют температуру выше, чем окружающая вода (например. Мурманское течение с температурой 2-3 °С среди вод О °С); они имеют направление от экватора к полюсам;
холодные , температура которых ниже окружающей воды (например, Канарское течение с температурой 15-16 °С среди вод с температурой около 20 °С); эти течения направлены от полюсов к экватору;
нейтральные , которые имеют температуру, близкую к окружающей среде (например, экваториальные течения).

По глубине расположения в толще воды различают течения:

поверхностные (до 200 м глубины);
подповерхностные , имеющие направление, противоположное поверхностному;
глубинные , движение которых совершается очень медленно — порядка нескольких сантиметров или первых десятков сантиметров в секунду;
придонные , регулирующие обмен вод между полярными — субполярными и экваториально-тропическими широтами.

По происхождению выделяют следующие течения:

фрикционные , которые могут быть дрейфовыми или ветровыми. Дрейфовые возникают под влиянием постоянных ветров, а ветровые создаются сезонными ветрами;
градиентно-гравитационные , среди которых выделяют стоковые , образующиеся в результате наклона поверхности, вызванного избытком вод вследствие их притока из океана и обильных осадков, и компенсационные , которые возникают благодаря оттоку вод, скудным осадкам;
инертные , которые наблюдаются после прекращения действия возбуждающих их факторов (например, приливные течения).

Система течений океана обусловлена общей циркуляцией атмосферы.

Если представить гипотетический океан, непрерывно простирающийся от Северного полюса к Южному, и наложить на него генерализированную схему атмосферных ветров, то с учетом отклоняющей силы Кориолиса получим шесть замкнутых колец -
круговоротов морских течений: Северное и Южное экваториальные, Северное и Южное субтропические, Субарктическое и Субантарктическое (рис. 4).

Рис. 4. Круговороты морских течений

Отступления от идеальной схемы вызваны наличием материков и особенностями их распределения по земной поверхности Земли. Однако, как и на идеальной схеме, в действительности на поверхности океана наблюдается зональная смена крупных — протяженностью в несколько тысяч километров — не полностью замкнутых циркуляционных систем: это экваториальная антициклоническая; тропические циклонические, северная и южная; субтропические антициклонические, северная и южная; антарктическая циркумполярная; высокоширотные циклонические; арктическая антициклоническая системы.

В Северном полушарии они движутся по часовой стрелке, в Южном — против. С запада на восток направлены экваториальные межпассатные противотечения.

В умеренных субполярных широтах Северного полушария существуют малые кольца течений вокруг барических минимумов. Движение вод в них направлено против часовой стрелки, а в Южном полушарии — с запада на восток вокруг Антарктиды.

Течения в зональных циркуляционных системах достаточно хорошо прослеживаются до глубины 200 м. С глубиной они меняют направление, слабеют и превращаются в слабые вихри. Взамен на глубине усиливаются меридиональные течения.

Самые мощные и глубокие из поверхностных течений играют важнейшую роль в глобальной циркуляции Мирового океана. Наиболее устойчивые поверхностные течения — это Северное и Южное пассатные течения Тихого и Атлантического океанов и Южное пассатное течение Индийского океана. Они имеют направление с востока на запад. Для тропических широт характерны теплые сточные течения, например Гольфстрим, Куросио, Бразильское и др.

Под действием постоянных западных ветров в умеренных широтах существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-

Тихоокеанское течения в Северном полушарии и холодное (нейтральное) течение Западных ветров — в Южном. Последнее образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты в Северном полушарии холодные компенсационные течения: вдоль западных берегов в тропических широтах — Калифорнийское, Канарское, а в Южном — Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское.

Наиболее известными течениями также являются теплое Норвежское течение в Арктике, холодное Лабрадорское в Атлантике, теплое Аляскинское и холодное Курило-Камчатское — в Тихом океане.

Муссонная циркуляция в северной части Индийского океана порождает сезонные ветровые течения: зимнее — с востока на запад и летнее — с запада на восток.

В Северном Ледовитом океане направление движения вод и льдов происходит с востока на запад (Трансатлантическое течение). Причины его — обильный речной сток рек Сибири, вращательное циклоническое движение (против часовой стрелки) над Баренцевым и Карским морями.

Помимо циркуляционных макросистем существуют вихри открытого океана. Их размер — 100-150 км, а скорость перемещения водных масс вокруг центра — 10-20 см/с. Эти мезосистемы называются синоптическими вихрями. Считается, что именно в них заключено не менее 90 % кинетической энергии океана. Вихри наблюдаются не только в открытом океане, но и в морских течениях типа Гольфстрим. Здесь они вращаются с еще большей скоростью, чем в открытом океане, их кольцевая система лучше выражена, поэтому их называют рингами.

Для климата и природы Земли, особенно прибрежных районов, значение морских течений велико. Теплые и холодные течения поддерживают разницу температур западных и восточных побережий материков, нарушая ее зональное распределение. Так, незамерзающий Мурманский порт находится за Полярным кругом, а на восточном побережье Северной Америки замерзает залив св. Лаврентия (48° с.ш.). Теплые течения способствуют выпадению осадков, холодные, напротив, уменьшают возможность их выпадения. Поэтому территории, омываемые теплыми течениями, имеют влажный климат, а холодными — сухой. При помощи морских течений осуществляются миграция растений и животных, перенос питательных веществ и газовый обмен. Течения учитывают и при мореплавании.

За тысячи лет мореплавания люди научились бороться с опасностями водной стихии. Лоции указывают безопасный путь, синоптики предупреждают о штормах, спутники наблюдают за айсбергами и другими опасными объектами. Однако до сих пор непонятно, как уберечься от тридцатиметровой волны, которая неожиданно возникает без видимых причин. Еще пятнадцать лет назад загадочные волны-убийцы считались выдумкой.

Иногда появление гигантских волн на поверхности океана вполне понятно и ожидаемо, но иногда они — настоящая загадка. Зачастую такая волна - смертный приговор для любого судна. Имя этим загадкам - волны-убийцы.

Обычно волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров - "дыра в море". Высота волны обычно указывается именно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему виду "волны-убийцы" делятся на три основных типа: "белая стена", "три сестры" (группа из трех волн), одиночная волна ("одиночная башня").

Ученые пытаются выяснить, как энергия в океане перераспределяется таким образом, что образование волн-убийц становится возможным. Поведение нелинейных систем, подобных морской поверхности, описать крайне сложно. Некоторые теории используют для описания возникновения волн нелинейное уравнение Шредингера. Некоторые пытаются применить существующие описания солитонов - одиночных волн необычной природы. В ходе последнего исследования на эту тему ученым удалось воспроизвести очень похожее явление в электромагнитных волнах, однако к практическим результатам это пока не привело.

Эксперты называют следующие предпосылки для возникновения волны-убийцы:

Им удалось спастись