Море волнуется

"О скалы грозные дробятся с ревом волны..." – мощно, как штормовой прибой, звучит в опере "Садко" музыка Римского-Корсакова. Действительно, прибой, грохочущий у скалистого берега, одно из самых поразительных и грозных зрелищ. Он сотрясает тяжелые блоки портового мола и окутывает стеной брызг и пены высокую башню одиноко стоящего маяка.

Своим ритмом и изменчивой красотой прибой гипнотизирует человека. Кто бывал на берегу моря, тот хорошо знает, как трудно порой оторваться взглядом от этого чарующего зрелища.

Взбросы волны при ударе о препятствие достигают высоты в несколько десятков метров. Они устремляются вверх со скоростью 60-70 м/сек. У берегов Англии волны сорвали однажды колокол, висевший на маяке Бишоп-Рок на высоте 30 м над уровнем моря. На о. Вист, в архипелаге Шетландских островов, волны разбили фонарь маяка на высоте 60 м. Взброс волны у мола в Ялте достигает в высоту 30-40 м.

Встречая подводный камень или порог, прибой приобретает особенную силу. По исследованиям российского ученого В. М. Маккавеева, в водной среде в таких случаях происходит разрыв и образуется пустота. Затем наступает сжатие – вода врывается в пустоту, производя мощный гидравлический удар, возбуждающий донную волну, которая потом со страшным грохотом обрушивается на берег.

Даже в наше время высокоразвитого строительного искусства стихийная мощь моря нередко оказывается сильнее техники. На берегу Ламанша во французском порту Шербур волны однажды перебросили камни весом в 3,5 т через стену высотой в 6 м. В Голландии в Амстердамском порту 20-тонный бетонный блок был поднят волной на высоту 3,7 м и сброшен на пирс, возвышающийся на 1,5 ж над уровнем моря. С волнореза Вик в Шотландии была сдвинута с места и разбита стена из камней, железа и бетона весом в 1350 т. В Крыму, в Симеизе, штормовые волны однажды смыли в море двухэтажное здание. В 1953 г. в Генуе был разбит волнолом длиной 4 км и шириной 12 м, строившийся 18 лет. Он был рассчитан на волны 5-метровой высоты, а его атаковали 7-метровые волны. В Сочи было измерено давление волны на внешнее ограждение, равное 14 т/м2, в Дэнбере (Шотландия) зарегистрирован удар волны силой 37 т/м2, а в Дьеппе (Франция) – 60 т/м2.

Когда в море бушует шторм, грозная сила прибоя поражает, но кажется понятной и естественной. Но вот мы в Африке на Марокканском берегу Атлантического океана или на одном из Гавайских островов в Тихом океане. На безоблачном небе ярко светит солнце. Полный штиль и совсем непонятно, почему силуэт корабля, идущего далеко в море вдоль берега, то скроется в воде, то вынырнет на поверхность и четко обрисуется на фоне голубого неба. И еще более непонятно, почему при полном безветрии невдалеке от берега со страшным грохотом разбиваются и пенятся огромные валы прибоя. Разгадка обоих явлении – мертвая зыбь.

После шторма ветровые волны, сравнительно короткие и высокие, становятся ниже и длиннее. Они теряют свои гребни и превращаются в зыбь. В зыбь превращаются также ветровые волны, когда они выходят из области, в которой свирепствует ураган. Волны зыби растягиваются в длину на несколько сот метров, поэтому при высоте в несколько метров в открытом море они почти не заметны только издалека можно видеть, как корабль поднимается на гребень такой волны, а потом спускается к ее подошве словно погружаясь при этом в воду.

У берега, вступив на мелководье, зыбь делается короче, выше и круче и образует мощный прибой. Такой прибой почти никогда не прекращается у океанских берегов, потому что в широких океанских просторах всегда где-нибудь да бушует буря, а ее гонцы – волны мертвой зыби бегут от нее во все стороны на сотни и тысячи миль.

Волны пробегают эти огромные расстояния быстрее самого быстроходного парохода. Накопив энергию ветра, они с равнодушной яростью обрушивают ее и на пустынные берега и на сооружения, созданные человеком.

Но вот и еще одно проявление длинных волн зыби. В порту, в защищенной от ветра и волн гавани, спокойно стоят суда. Слабый ветерок, почти штиль. Даже у открытых берегов прибой сравнительно небольшой. И вдруг корабли, стоящие на якорях, начинают беспорядочно дергаться то в одну, то в другую сторону; они поворачиваются поперек ветра, против ветра, сталкиваются, а суда, стоящие у пристаней, рвут толстые смоленые тросы швартовов Это так называемая портовая зыбь. Черноморские моряки, которым она нередко докучает в Поти и Батуми, называют ее тягун. Портовая зыбь причиняет морякам много неприятностей Она возникает под влиянием длинных волн океанской зыби с большим периодом и малой амплитудой, незаметно проникающих в гавань или порт, и проявляется в беспорядочных горизонтальных перемещениях всей массы воды в гавани на расстояние в несколько метров. С портовой зыбью борются, сооружая дополнительные молы и дамбы. Тягун изввестен во многих гаванях мира и в наших дальневосточных портах.

Что же представляют собой ветровые волны как они образуются и растут?

Перед нами расстилается море – гладкое, как зеркало. Но вот задул ветерок, появилась рябь. Рябь образовалась под влиянием неравномерного давления и трения вихрей ветра о поверхность воды. Чем короче волны ряби тем быстрее они бегут по поверхности. Ветер усиливается когда длина волн ряби от гребня до гребня достигает примерно 17 мм, волны меняют свою природу. Из капиллярных, в которых главную роль играло возмущенное ветром поверхностное натяжение воды, они превращаются в гравитационные. Поверхностное натяжение воды преодолено и теперь главную роль в распространении волн приобретает их вес, откуда и название – гравитационные волны. Гравитационные волны распространяются тем быстрее чем больше их длина.

Ветер все усиливается. Прямое давление ветра на обращенный к нему склон волны заставляет ее расти очень быстро.

На гребнях волн появляется белая пена – барашки ветер срывает с них острые гребни. Когда волны достигают примерно 3/4 своей максимальной высоты, рост их замедляется. Как показали новейшие исследования, гашение волн происходит в значительной мере в результате затраты их энергии на беспорядочные вихри, возникающие у поверхности воды. По исследованиям российских океанографов, рост волны наибольший, когда скорость ветра примерно вдвое больше скорости волны. Когда же скорость ветра и волны сравниваются, волны теоретически достигают наибольшей высоты, после чего продолжает расти только их длина.