Результаты наблюдений волн в открытом океане
Наибольший ряд наблюдений над волнением в открытом океане принадлежит морякам французского военного флота и особенно лейтенанту Пари, сделавшему в течение трехлетнего плавания около 4000 наблюдений (в 1867— 1870 гг.). Подобные же наблюдения производились англичанами, американцами, русскими и немцами.
Все эти наблюдения в среднем выводе показывают, что наибольшие размеры ветровых волн в открытом океане встречаются в южном полушарии в той области Мирового океана, где сплошное водное кольцо охватывает землю, и где суша, даже и в виде островов, находится далеко, не стесняя волнения. В этой области наблюдались волны до 400 м длины и до 10—11, быть может, 12—13 м высоты, с периодами до 17—18 сек. и скоростью распространения до 14—15 м в секунду, иногда и более (до 22 м в секунду).
В 1913 г. профессор Морской академии генерал-лейтенант А. Н. Крылов 22 марта в Атлантическом океане наблюдал к NE от о. Мадейра с 8 час. утра и до 6 час. вечера зыбь, шедшую от N при мертвом штиле. Волны были длиной до 185 м, а высотой около 9 м, с периодом в 12 сек., откуда скорость распространения получается 15 м в секунду. Волнение было разведено циклоном, прошедшим по северной части океана, таким образом, волны от места своего возникновения пробежали расстояние около 1800 морских миль в 48 час. Другое наблюдение было сделано А. Н. Крыловым 27 марта 1913 г. в 30 милях на запад от м. Финистерре. Шквал налетел сразу от SW и перешел в WSW; он развел к 5 час. дня громадное волнение, длина волн была 274 м, при высоте 12—13,7 м.
Отмечавшиеся в прежнее время особенно большие высоты волн до 20—30 м преувеличены наблюдателями, что весьма легко может быть, если корабль в момент определения высоты волны не будет находиться у подошвы, а в некотором удалении от нее — на склоне волны.
Другое затруднение, встречаемое при наблюдении волнения, заключается в очень часто бывающей в океане интерференции волнения. Одно волнение еще не успокоилось, как появляется другое, идущее под углом к первому; при этом могут получаться самые разнообразные случаи интерференции, совершенно нарушающие правильность волнения.
Отсюда видно, какие бывают затруднения при наблюдении элементов волн в море. Ряды правильных волн встречаются редко, и, чтобы их не пропустить, необходимо отдать много времени наблюдениям над волнением и приобрести большой навык в них. В этом отношении первенство среди наблюдателей волн принадлежит лейтенанту французского флота Пари, который во время трехлетнего плавания наблюдал волнение в течение 205 дней и сделал за это время 4000 наблюдений. Количество наблюдений других лиц (Шотт, Скоресби, Эберккромби и др.) раз в 100— 50 меньше. Наблюдения Пари сделаны на судах (Dupleix и Minerva) прежнего времени, ходивших много медленнее современных, и потому стоячие волны, всегда образующиеся от хода корабля и сопровождающие его, нарушая тем самым характер наблюдаемого волнения около судна, были гораздо меньше тех, какие получаются при современных больших судах и значительных скоростях хода. Поэтому наблюдения Пари долго еще будут представлять особенно ценный материал.
Иногда случается, что в какой-либо части океана появляется волнение, не соответствующее ни силе, ни направлению ветра; такое волнение приходит из другого места океана, нередко за тысячи миль, где оно было возбуждено штормовым ветром. Обстоятельство, что ветер, возбудивший волнение и обладающий гораздо большей скоростью, нежели волнение, не распространяется так далеко, как волнение, обуславливается тем, что штормовые ветры принадлежат к циклоническим областям, где они дуют по спиралям к центру циклона, а волнение, возбужденное ими, свободно распространяется во все стороны, не стесняясь областью циклона.
Причина, почему в южном полушарии, где океан охватывает всю землю, встречаются наибольшие размеры волнения, зависит не только от отсутствия стеснения волнения берегами, но также и от характера ветров. Там господствуют свежие NW и W ветры, дующие почти с правильностью пассата, нередко доходящие до силы шторма, сохраняя все то же направление, потому там и волны достигают наибольшего развития, сравнительно с более узкими и стесненными северными частями океанов, где штормовые ветры принадлежат всегда к циклоническим областям и, следовательно, при передвижении циклона постоянно изменяют свое направление в том же месте, и потому они не могут усиливать волнение по первоначальному направлению.
Из всех имеющихся наблюдений вытекает, что высота волны есть самый непостоянный элемент. Она быстро возрастает с усилением ветра и так же быстро и убывает, когда ветер стихает.
Длина волн также подвержена значительным изменениям, особенно вначале возникновения волнения, когда волны бывают всего круче, по мере же увеличения продолжительности шторма длина их увеличивается; но раз достигнутая длина долго сохраняется и по успокоении ветра.
Наиболее постоянный элемент — это скорость; она мало изменяется и долго сохраняется, даже когда ветер успокоился и ветровые волны перешли в зыбь, или когда волны в своем распространении вышли из области возбудившего их ветра.
Изменение величины периода находится в зависимости от длины и скорости; с увеличением последних возрастает и он.
Все вышеизложенное относится к установившимся ветровым волнам, 'кроме которых в океанах и морях встречается еще совершенно правильная форма волнения — з ы б ь. Она образуется или если ветер, поднявший волнение, заштилел, или если волнение от места своего возникновения распространилось на такую область, где ветер или очень слабый или совсем штиль, в последнем случае сразу получается совершенно не нарушенная трохоидальная поверхность волнения.
Зыбь, как и ветровые волны, бывает весьма различных размеров, но крайние наибольшие величины, до которых доходят ее элементы, бывают очень велики. Самая огромная волна зыби была наблюдена французским морским офицером Моттец недалеко к северу от экватора в Атлантическом океане около 28° з. д, она имела 824 м в длину и период 23 сек., а скорость распространения была 35,8 м в секунду, т. е. 70 морских миль в час. Зыбь нередко распространяется на громадные пространства океана и, обладая большими скоростями распространения, успевает в короткий срок (2—3 суток) пересекать океан, сохраняя свою большую длину и большой период. Запас энергии так велик, что в подобных случаях внутреннее трение не может его израсходовать, и только встреча с берегами окончательно поглощает остаток энергии.
Местами зарождения подобной громадной зыби являются главным образом пояса океанов около 40—50° северных и южных широт, где осенью, зимой и ранней весной господствуют штормовые циклоны, разводящие огромное волнение. Оттуда зыбь расходится во все стороны, и, как обычное явление, она достигает экваториальной штилевой полосы.
Атлантический океан богаче такого рода наблюдениями, и там подобная зыбь часто отмечалась в штилевой полосе. Зимой северного полушария там наблюдается сильная зыбь от NW, а летом северного полушария — от SW, т. е. зимой — зыбь от волнения, возбужденного штормовыми циклонами в области Гольфстрима, а летом — от штормов в южных широтах, где в это время зима.
Случается, что NW зыбь не только доходит до штилевой полосы, но и пересекает экватор, достигая в южном полушарии о-вов Вознесения и Святой Елены, т. е. зыбь пробегает расстояние до 4000 морских миль от берегов Соединенных Штатов. Например, в 1886 г. Бьюкэнен (химик экспедиции Challenger), плавая на Buccaneer, заметил, стоя на рейде у о. Вознесения, необыкновенную зыбь (1 марта в 10 час. вечера) с периодом в 16 сек. и скоростью 25 м в секунду, или 48,6 морских миль в час, при длине до 400 м. Она возникла в области циклона в северном Атлантическом океане около 40° с. ш. и 55° з. д. 25 февраля и, следовательно, за 100 час. пробежала до о. Вознесения расстояние в 3640 морских миль.
7 декабря 1880 г. наблюдалась огромная зыбь в области всего северного Атлантического океана, возбужденная циклоном южнее Ньюфаундлендской банки около 35° с. ш. Зыбь дошла до Ла-Манша, берегов Испании и была отмечена в море на судах, бывших к югу от о-вов Зеленого Мыса. Подобная зыбь с очень большими периодами в 15—20 сек., т. е. много большими периодов волнения, возбуждаемого местными ветрами, часто наблюдается по всему океаническому побережью Европы.
На берегах Гвинейского залива нередко наблюдается такая же громадная зыбь с периодом в 15 сек., длиной до 350 м и скоростью 45—46 м б час, или 23,5 м в секунду; она приходит из области западных ветров в южном полушарии в 2—3 суток.
Единственные имеющиеся данные, относящиеся к водным пространствам, ограниченным на небольшом сравнительно расстоянии берегами (Китайское и Японское моря, наблюдения лейт. Пари) и меньшей глубины, показывают, что указанные ограничения уже сказываются в размерах волны.
Таблица лейт. Пари, дающая средние величины, показывает, что при слабых ветрах скорость волнения больше, а при сильных ветрах — меньше. Шотт из сиоих наблюдений (их всего было 18) приходит к выводу, что ветер обладает большими скоростями, нежели волнение. Наблюдения Гассенмайра не дают никакого решающего вывода. Также не выяснена связь между скоростью ветра и высотой. Для разъяснения этих вопросов еще надо собрать и более многочисленный и более точный материал.
Подобные же явления наблюдаются в Индийском океане на Зондских островах, например, на западном берегу Суматры и в Тихом океане как на островах, так и на берегах Южной Америки.
|
|
Читайте в рубрике «Морские волны»: |