Приливные и отливные течения
Везде у берегов прилив и отлив сопровождаются течениями, называемыми приливо-отливными. Если прилив совершенно правильный, то приливное течение начинается, когда вода, поднимаясь при приливе, достигла среднего уровня. Постепенно нарастая, течение достигает наибольшей скорости в полную воду, затем при отливе оно постепенно убывает и прекращается к моменту, когда уровень достиг своего среднего положения. При дальнейшем понижении уровня начинается отливное течение обратного направления, которое в свою очередь достигает наибольшей силы в малую воду и затем уменьшается при приливе и прекращается, когда уровень достигнет среднего положения. При правильном приливе приливное и отливное течения продолжаются одинаковый промежуток времени.
Согласно современному взгляду ни явление прилива, оно представляет колебательное движение, которое у берегов образует настоящее волнообразное движение с очень большой длиной и малой высотой волны.
Несовпадение моментов начала приливо-отливных течений с серединой между полной и малой водой, по современным взглядам на явление прилива у берегов, как на род волнообразного движения, объясняется видоизменением орбит, описываемых частицами. На большой глубине орбиты должны быть круговые, тогда моменты полной и малой воды совпадают с наибольшими скоростями приливо-отливных течений, начало же их приходится посредине между полными и малыми водами.
Разобранные карты приливных течений для четырех главных моментов явления в Ла-Манше показывают, насколько оно сложно и как много надо наблюдений, чтобы его представить достаточно ясно и точно. Область, обнимаемая этими картами, есть одна из наиболее изученных во всем океане в отношении приливо-отливных течений (что вызывается большим движением судов здесь и значительными скоростями течений), для других же мест, где приливные течения также обладают большой силой, столь полных исследований еще не имеется.
В открытом океане, где глубины большие, перемещения частиц воды под влиянием приливообразующих сил должны были бы быть очень невелики; до настоящего времени обыкновенно и предполагали, что в открытом океане скорости приливных течений очень малы, несколько сотых долей метра в секунду.
Единственные наблюдения, которые до сих пор были сделаны в открытом океане, стоя на якоре, и притом не в каком-либо проливе между океаническими островами, а на открытом месте океана, принадлежат экспедиции Д. Меррея в 1910 г. К югу от Азорских островов, на подводном плато на глубине более 900 м, судно сутки стояло на драге и производило измерение течений в поверхностном слое (10 м) и на разных глубинах до 732 м. В поверхностном слое (на 10 м) было найдено вполне определенное приливо-отливное течение, доходившее в секунду до 0,38 м и все время изменявшее свое направление, за 12 час. оно обошло весь компас. Постоянное течение в том же месте все время наблюдений шло на поверхности на SE со среднею скоростью 0,08—0,09 см в секунду. Одного случая наблюдений, конечно, еще недостаточно для каких-либо общих выводов, однако приведенное выше наблюдение несомненно указывает, что приливо-отливные течения в открытом океане существуют и имеют заметную величину. На какую глубину в океане распространяются приливо-отливные течения, ответить еще труднее за отсутствием наблюдений. Для мелководных морей установлено, что такие течения там доходят до самого дна.
Наблюдения океанографической экспедиции Д. Меррея в 1910 г. к юту от Азорских островов несомненно показали, что приливо-отливные течения существовали в этом месте на всех глубинах, и на 732 м скорость их была 0,27 м в секунду (.более 0,5 мили в час). Есть и другие указания такого же рода. Так, в 1883 г. Бёканан на банке Дасия в Атлантическом океане, к западу от Марокко, на глубине около 100 и 150 м подметил, приливо-отливные течения. Он же в проливах между Канарскими островами на глубинах до 1800—2000 м встретил дно, совершенно оголенное от ила, тогда как вокруг на глубинах в 2500 м этот ил встречался везде. Также и на банке Геттисберг, к западу от Гибралтарского пролива, были дайдены приливные течения. В Индийском океане между Сейшельскими островами и банкою Сайа-де-Малья (на SE от Сейшельских) в 1905 г. на глубинах до 1700 м было встречено сильное течение, и дно оказалось совершенно чистым от всякого ила, в других местах поблизости покрывавшего дно океана. Подобное же наблюдение было сделано и адмиралом С. О. Макаровым на Витязе в 1886—1889 гг. в прол. Лаперуза.
Все эти немногие наблюдения произведены в местах значительных поднятий океанического ложа или в проливах, т. е. своего рода уэкостях, и потому они не позволяют еще вывести какое-либо окончательное заключение о существовании приливо-отливных течений в глубоких слоях океана.
Приливы в реках. Реки, впадающие в моря, где есть заметные приливы, или в океан, представляют естественные каналы, по которым прилив может распространяться иногда на большое расстояние от устья. Разница между каналом и рекой состоит в том, что в реке есть свое собственное течение, которое, слагаясь с приливными течениями, видоизменяет явление прилива; вместе с этим и неровности речного ложа и сужения и расширения русла тоже оказывают свое влияние.
Вследствие уменьшения глубины и влияния встречного течения в реках обыкновенно прилив бывает короче, нежели отлив, и даже иногда в устьях рек образуется продолжительная полная вода, что представляет для мореплавания очень удобное явление, так как большая глубина при полной воде долго сохраняется. Такое явление у берегов Голландии называется «еггер», а в Северной Двине — «манихой».
Прилив, поднимаясь вверх по реке, образует приливное течение, совершенно останавливающее собственное течение реки и переводящее его в обратное; при отливе же речное течение возобновляется, пока оно через 5—6 час снова не встретит следующее приливное течение. Таким образом, частицы воды в реке с приливами, выше ее устья, совершают передвижения вверх с приливным течением и вниз с отливным, и так как последнее продолжительнее, и чем более вверх по реке, тем продолжительнее, то и частицы воды, .а следовательно, и плавающие в реке предметы спускаются вниз по реке ее естественным течением очень медленно, только понемногу подвигаясь к устью с каждым периодом прилива (12 час). Чем ближе к устью, тем продолжительность приливного и отливного течений все более и более сравнивается между собой. Приливное течение распространяется вверх по реке на такое же расстояние, как и сам прилив.
Скорость приливного течения в нижних частях рек обыкновенно от 3 до 6 км в час, и так как приливное течение обыкновенно продолжается около 5—5,5 час, то оно может переносить плавающие в воде частицы и тела на расстояния не более 15—25 км, в сизигийные приливы — больше, в квадратные — меньше. При отливном течении эта же взвешенные частицы и плавающие тела спускаются вниз по реке, совершая такие колебательные движения ежедневно по два раза и постепенно подвигаясь к устью, каждый день около 0,5 км. В верхней части реки, где отливное течение сильнее и продолжительнее, частицы спускаются по реке быстрее. В Сене, например, от Руана до устья 260 км, и по вычислению оказывается, что плавающая частичка, подхваченная в полную воду отливным течением, достигает устья через 6,25 дня.
Приливное и отливное течения, конечно, перекатывают по дну и более крупные частички в зависимости от их величины и веса на разные расстояния.
Выправительные работы и углубление речного фарватера всегда приводят к уравниванию продолжительности приливного и отливного течений, особенно в нижних частях русла, причем увеличивается и скорость распространения прилива вверх по реке.
Расстояния, на которые приливы распространяются вверх по рекам, очень различны и зависят от многих причин. Самое большое расстояние, проходимое приливом вверх по реке, 'наблюдается в Амазонке, приливы там еще заметны на расстоянии 1400 км от океана. В р. Св. Лаврентия прилив распространяется на 700 км от устья; в Квебеке (560 км) амплитуда достигает 4,6 м.
В России в Северной Двине, в Мезени, Печоре, Амуре, а в Западной Европе во всех реках, впадающих в Атлантический океан и Северное море, прилив заходит в реки. Это обстоятельство оказывает большую помощь мореплаванию, позволяя судам с большою осадкою посещать порты, расположенные в устьях рек.
Этому обязаны своим развитием и богатством такие порты, как: Лондон, Ливерпуль, Гулль, Саутгэмптон, Бордо, Гавр, Антверпен, Роттердам, Бремен, Гамбург.
Бор. На многих реках, но не на всех, куда заходит прилив, наблюдается особенное явление, случающееся при распространении прилива: вверх по реке, называемое по-английски — бор, а по-французски — маска рэ.
На реках, где бывает бор, он случается не ежедневно, а только около сизигий, когда .приливы велики, причем каждый случай проявления бора не похож на другой, и в каждой реке явление обладает особенным характером в зависимости от местных условий.
Явление бора состоит в следующем. Он наступает обыкновенно после малой воды, причем при движении вверх по реке волны прилива в узких и малоглубоких частях ложа реки передняя часть волны становится очень крутой, возвышающейся обыкновенно над уровнем малой воды на 1—2 м. Эта крутая волна быстро идет вверх по реке (от 3 до 7 м в секунду), пересекая всю реку иногда почти по прямой линии, а иногда по кривой, причем вогнутость последней обращена к верховью реки. Если по пути встречаются в реке мелкие места, то над ними передняя часть волны рассыпается пенистым гребнем; в более глубоких же частях русла этого не бывает. Иногда бор сопровождается сильным шумом. За первою вечной близко следует еще несколько меньшей высоты; после прохождения бора в одних реках уровень воды поднимается, но не достигает высоты гребня волны бора, а в других повышение уровня идет непрерывно. При дальнейшем повышении; уровня в данном месте бор прекращается незадолго до наступления полной воды.
Обыкновенно бор поднимается выше в местах, где русло реки узко и где глубина меньше. Иногда случается, что в расширенных и более глубоких частях русла бор перестает быть заметен, а выше, в более узких и мелких местах, он снова появляется.
Особенно сильный бор наблюдается в устье р. Цяньтан-цзян, в Китае, владающей в зал. Ханчжоувань. Здесь бор в сизигии достигает 3,4 м высоты при скорости 15 «м в час (9 узлов). Судя по историческим данным, несколько столетий тому назад здесь не было столь сильного бора, что подтверждает мнение о влиянии местных условий на его образование, которые, конечно, за это время могли измениться.
На Амазонке бор достигает в сизигии 3,5—4,5 м и распространяется по реке на 300 им.
На Ганге бор силен в рукаве его дельты Хугли, где иногда он доходит до 2 м.
В Европе это явление бывает на некоторых реках Франции: Шаранте, Орне и Сене; особенно он силен на Сене, где около Кодбека, в 50 км от устья, волна бора (маскарэ), случалось, поднималась над уровнем малой воды на 2,2 м. После выправительных работ маскарэ на Сене уменьшился.
На некоторых английских реках — Тренте и Северне — тоже наблюдается явление бора; там высота его достигает 1—1,5 м.
В России, судя по некоторым, недостаточно подробным описаниям в лоции Белого моря Рейнике, возможно, что явление бора встречается в устье р. Мезени и в Мезенском заливе, или по крайней мере нечто подобное этому явлению.
Использование силы прилива
Вопрос об использовании силы прилива для технических целей, так же как и силы волнения, давно уже занимает людей. Однако технические трудности и до сих пор еще не дали возможности использовать большую силу прилива. Для достаточной выгодности предприятия необходимо соединение нескольких естественных условий и главным образом двух, а именно: приливов большой амплитуды с удобным рельефом местности, который позволил бы замкнуть бассейн большой вместимости плотиною небольшой длины. Открывая бассейн в полную воду, при отливе можно пользоваться силою падения воды из бассейна, направляя поток воды в турбины, причем последние обыкновенно вращают насаженные на ту же вертикальную ось производители электрического тока. Подобные устройства существуют, но в очень небольших размерах, например, на о. Уайт (против Саутгэмптона), там непосредственно турбина вращает мельницу. В новейших проектах предполагается улучшить подобные установки устройством рядом двух бассейнов, причем один для наивысшего уровня прилива, а другой, в то время, пока первый наполняется, служит для выхода отработанной воды, а в [малую воду и из него пользуются водой для движения нижнего ряда турбин, устанавливаемых в несколько этажей для работы при разных уровнях воды в бассейнах. Таким устройством достигается непрерывность действия турбин в течение суток.
До сих пор больших устройств подобного рода не было, но проектов имеется несколько для Англии (устье р. Северн) и для Франции (устье р. Сены). Весьма возможно, что усовершенствования в технике в будущем позволят осуществить подобные устройства.
|
|
Читайте в рубрике «Приливы и отливы»: |