Характер волнения в открытом океане
Трохоидальная теория волнения разбирает так называемое установившееся волнение — зыбь, в океане же и в морях гораздо чаще наблюдаются обыкновенные ветровые волны, далеко не имеющие правильности, соответствующей теоретическим представлениям. При теоретическом рассмотрении вопроса не принимается вовсе во внимание внутреннее трение в жидкости (вязкость), а также продолжительное действие ветра на поверхность взволнованной воды и трение его о воду, возбуждающее поступательное движение верхних слоев, все это вместе чрезвычайно усложняет явление волнения в открытом море. Поблизости же от берегов и в недостаточно глубоких морях, где глубина сравнительно с размерами волн невелика и,, следовательно, не соответствует теоретическому представлению о том трохоидальной теории, характер волнения также изменяется.
Пусть на поверхность воды в спокойном состоянии подействовал ветер; движение воздуха вдоль водной поверхности заставит поверхностный слой начать двигаться по тому же направлению. Вследствие существования внутреннего трения и нижележащие слои воды начнут вовлекаться в поступательное движение, и, наконец, должно было бы установиться равномерное поступательное движение некоторого слоя жидкости со скоростью, убывающей сверху вниз. Такое движение, конечно, должно вывести поверхность жидкости из горизонтального положения, потому что к силе тяжести присоединилась еще сила ветра.
Очевидно, подобная наклонная поверхность на сколько-нибудь значительном протяжении океана или моря не может существовать, так как ветер никогда не сохраняет одинаковой скорости и направления; постоянные же изменения в движении воздуха приведут к образованию в верхнем слое воды бесчисленного множества таких наклонных поверхностей, соединенных друг с другом разными кривыми поверхностями. Образовавшаяся таким путем неровная водная поверхность под влиянием постоянных небольших перемен в силе и направлении ветра быстро преобразуется в волнообразную с колебательным движением частиц воды, в котором последние будут описывать орбиты такого рода, чтобы на поверхности движение частиц удовлетворяло совокупному действию на них силы тяжести, ветра, вязкости и инерции. Очевидно, при этих условиях колебательное движение частиц будет иное, нежели при установившемся волнении.
Как только образовались первые (капиллярные) волны, ветер тотчас начинает сильнее действовать на гребни, ускоряя в этом месте движение частиц на орбитах и замедляя его у подошв; при дальнейшем усилении ветра будут увеличиваться и колебательные движения частиц. При этом внутреннее трение (вязкость) жидкости будет быстрее уничтожать колебания частиц меньшего периода, нежели большего, почему из хаоса разнообразных волн, образованных усилиями того же ветра, постепенно выделяются более значительные волны, которые и образуют некоторую, более или менее правильную, систему волнения.
Определенной силе ветра должны соответствовать и определенные размеры волнения, и потому, если ветер держится некоторое время достаточно постоянным над данной частью океана, то устанавливается и волнение. Однако при этом никогда поверхность волн не бывает гладкая, правильная, как при зыби; хотя бы ветер и волнение и установились, но все же ветер всегда производит на поверхности главных волн ряд второстепенных, а на поверхности последних — ряд более мелких — третьестепенных и т. д. Второстепенные волны, нарастая, сливаются с главными, третьестепенные переходят во второстепенные и т. д., почему и получается разнообразие характера среди главных волн, которые бывают то больше, то меньше. Несколько волн подряд, три-четыре, имеют почти одинаковые периоды и размеры, затем появляется волна, только что слившаяся с наросшей на ней же второстепенной и потому большего размера, а далее несколько совершенно неправильных волн и снова две-три одинаковые.
Стоит ветру стихнуть, и все возбужденные им системы волн сперва преобразовываются в правильной формы зыбь разных размеров, а затем внутреннее трение скоро успокаивает волны меньших размеров, и остается зыбь, преобразовавшаяся из главных волн, пока и она, медленно убывая, постепенно не перейдет в состояние покоя.
|
|
Читайте в рубрике «Морские волны»: |