Стоячие волны, сейши
Когда в каком-нибудь водном бассейне образуется колебание всей массы воды, причем по поверхности ее не распространяется никакой волны, а колеблется весь объем воды, то такое колебательное движение называется стоячими волнами. Первые теоретические и опытные исследования стоячих волн были произведены братьями Вебер. Колебания при этом могут быть разного характера, но каковы бы они ни были, всегда на поверхности отсутствует волна, идущая от одного места бассейна к другому; взамен этого на поверхности образуются одна или несколько волн, очень пологих, которые, не перемещаясь поступательно, поднимаются и опускаются на том же месте, причем вершина волны чередуется с подошвой.
Наблюдение над движениями водных частиц в стоячих волнах братьями Вебер при помощи поплавков и французским ученым Марей при помощи моментальной фотографии показали, что водные частицы при этом колеблются совершенно иначе, чем при трохоидальных волнах, форма коих имеет поступательное движение. Здесь частицы воды двигаются взад и вперед по кривым, изогнутым вниз. Внизу, на дне бассейна, если сейша одноузловая, частицы двигаются взад и вперед на некотором расстоянии почти горизонтально, а в других местах около дна — параллельно последнему. Если же сейша двухузловая, то под вершиной и подошвой волны частицы двигаются взад и вперед вертикально, а под узлами и около них — по кривым и более или менее горизонтально. На чертежах эти движения частиц показаны стрелками, размер которых дает понятие о величине передвижении частиц.
Впервые стоячие волны были замечены на берегах озер Швейцарии и изучены швейцарским физико-географом Форелем, который положил вообще начало изучению озер, образовавшему отдел океанографии — лимяологию. В Швейцарии давно прибрежными жителями озер были подмечены колебания уровня их, часто случавшиеся при полном отсутствии волнения или при таком волнении, размеры коего совершенно не соответствовали величине амплитуды колебаний и периоду их. Амплитуды колебаний уровня при этом нередко достигали в озерах значительной величины, иначе, конечно, они не были бы замечены без особых наблюдений. Такие колебания получили на швейцарских озерах название сейш. Форель первый занялся их изучением на берегу Женевского озера, построил прибор — лимниграф для записи колебаний уровня в естественную величину, потому что большинство сейш имеет небольшую амплитуду, и убедился, что сейши представляют не что иное, как стоячие волны, возбужденные в озерах обыкновенно резкой переменой давления атмосферы над одной частью озера, например, «прохождением грозы, сопровождающейся всегда резким уменьшением давления атмосферы на сравнительно небольшом пространстве в то время, как над другими частями бассейна давление осталось прежнее.
Подобные обстоятельства могут быть не только над озерами, но и над какими угодно бассейнами, частями морей и океанов (бухтами, заливами, проливами) и возбуждать в них явление сейш. Наблюдения последнего времени совершенно подтвердили такой вывод; оказалось, что во всех морях и у всех берегов существуют сейши, только во многих местах они еще не изучены.
В озерах сейши имеют весьма разнообразные амплитуды и периоды. В Женевском озере амплитуды доходили до 2 м с периодом продольной одно-узловой сейши (могут быть и поперечные сейши, если бассейн длинный) в 73 мин. В оз. Эри (Северная Америка) период доходит до 14 час, а в оз. Онтарио он 4 часа 49 мин. В Аральском море период бывает в среднем около 22,7 часа.
В Балтийском море сейши наблюдаются у всех берегов, например, в Клайпеде амплитуда достигает 15 см, а период — до 3 час.
В Черном море сейши наблюдались в Севастополе, где самопишущий мареограф при Обсерватории Морского ведомства позволил их заметить. На чертеже (фиг. ПО) изображено колебание уровня в Севастополе
25 августа 1911 г. Утром прошла гроза над Севастопольской бухтой, в 11 час. 20 мин. утра давление атмосферы сразу упало с 761,1 мм на 6 мм; потом к 12 час. 30 мин. оно снова повысилось до 761,0 мм п затем стало плавно уменьшаться до 3 час, а после того так же плавно увеличиваться. Резкое убывание давления в 11 час. утра дало толчок уровню, и он начал колебаться. В 11 час. 15 мин. уровень был на высоте 45 см, через 15 мин. он упал до 15 см, затем поднялся до 58 см и потом упал до 0 см и продолжал далее совершать колебания с периодом около 50—60 мин. Такая амплитуда колебаний в 58 см редко достигается в Севастополе, за целый ряд лет наблюдений подобной не было замечено.
|
|
Читайте в рубрике «Морские волны»: |