Морская зыбь что это
Что на самом деле есть «океанская зыбь»
Мы прошли 1769 морских миль из испанского Кадиса до датского Скагена. Под ногами еще долго качался берег, а в воспоминаниях до сих пор мелькают они: синие-синие волны Атлантики, бискайский концерт Дианы Арбениной на палубе, непроглядный туман Северного моря, разговоры до глубокой ночи на корме и надутые ветром белоснежные паруса.
Впервые оказаться на борту парусника, о котором ты столько знаешь – странно. Чувствуешь себя этаким Артуром Хейли – писателем производственного романа. Всё знакомо. Все знакомы. Вот прогуливается по палубе – Михаил Александрович, он же дядя Миша, он же старший боцман, он же огромной души человек, и несмотря на то, что грозно рявкает на своих курсантов, души в них не чает. Ты знаешь об этом и не волнуешься за чувства подростков. Дядя Миша пока не знает твоего имени, но всего-то через пару дней будет учить тебя, бестолковую, вязать морские узлы. Ты будешь хохотать, потому что ничего не будет получаться, а он ласково улыбаться и говорить: “Ничего-ничего, ты все равно молодец”.
То, с чем мы столкнулись в первые дни, называется “океанская зыбь”. Семейным советом было решено, что “зыбь” и “рябь” – одно и то же. Ха, как же мы ошибалась. На деле же океанская зыбь – это о-очень длинные, о-очень высокие волны. Когда парусник оказывается на гребне волны, тебя подкидывает как на американских горках и ухает сердце. Именно в тот момент мы узнали, что такое “качка”. В худшем случае – это неразрывный союз с унитазом на несколько дней. В “более или менее” случае – постоянное желание спать. В лучшем – жуткий голод. И с первым, и со вторым, и с третьим каждый из нас в итоге справился. Но, черт возьми, эти огромные, синие волны Атлантики – одно из самых счастливых воспоминаний из нашего похода.
Ребята, которые проходят практику на корабле, сильно отличаются от подростков на суше. Можно долго рассуждать на тему того, что сухопутные подростки утыкаются в гаджеты и другого не видят, а морские – другие, им все интересно. Но дело даже не в этом. Практически каждый из них знает, зачем пришел на борт. И несмотря на всю строгость дисциплины, к морским законам они относятся с огромным уважением – как и к людям, которые их обучают основам морского дела. Как и к самому морю.
Да, подъем на мачту – это страшно. Очень. Безумно. Ноги подводят, трясутся изо всех сил, сколько бы ты их не уговаривал успокоиться, слушая ласковый голос боцмана первого грота, который советует смотреть “чуть выше линии горизонта”. Но то, что ты видишь наверху… Сказать, что это стоит того – ничего не сказать. Дух захватывает. Кто трусливее – остается на марсовой площадке, кто посмелее – забирается выше, на салинг. Поговаривают, что если внимательнее оглядеться, можно заметить, что земля – круглая. То ли от страха, то ли от восторга, я этого не заметила. Но спорить с тем, что она круглая – не возьмусь. После нескольких подъемов, укатки парусов на реях и мастер-класса по горденям, тебя могут допустить до парусного аврала. “Пошел все наверх”! Смех сквозь слезы. Как описать в одном абзаце его красоту? С чем сравнить? Магия “Крузенштерна” в том, что “нажал кнопку и поднял паруса” здесь не работает. Главное орудие на корабле – руки. Одно неверное движение, и нужно все переделывать. Когда натягивается последний парус – сердце колотится и перехватывает дыхание. Это такая крышесносящая красота, для которой всех эпитетов русского языка не хватит.
Тот промежуток времени, когда учебная смена закончилась, на ужин еще не позвали, а солнце еще не село за горизонт – самый красивый. Экипаж заканчивает работу, потихоньку собирается на корме, чтобы обсудить за сигаретой дела насущные. Влюбленные прогуливаются по палубе. Курсанты слушают музыку, смеются, рассуждают на тему того, что по-настоящему есть страшный шторм, напоминают нам о том, что “Бискайский залив – это жесть”, и самое страшное еще впереди… Мы недоверчиво склоняем голову, в глубине души надеясь, что нас он обойдет стороной.
В море нельзя быть клиентом, теперь я это точно знаю. Море распахивает объятия только для тех, кто принимает его законы – плохие люди там не уживаются. И до тех пор, пока четыре тысячи квадратных метров надутых ветром парусов будут ходить по океанам, приглашая нас с собой, мир всегда будет чуточку лучше.
Значение слова «зыбь»
1. Легкое колебание водной поверхности, рябь на водной поверхности. [Ветер], пробегая над прудом, подымал кое-где небольшую зыбь. Короленко, Прохор и студенты. Изредка под нависшим кустом всплывала большая рыба, пускала пузыри и тихо погружалась на дно, оставив за собою легкую зыбь. Тургенев, Малиновая вода. «Керчь» медленно шла следом до места, где на рейде лежали все корабли на легкой зыби. А Н. Толстой, Восемнадцатый год.
2. (род. мн. зыбе́й). Трад.-поэт. Волны. Смиренный парус рыбарей, Твоею прихотью хранимый, Скользит отважно средь зыбей. Пушкин, К морю. Качаяся, звезды мигали лучами На темных зыбях Средиземного моря. Фет, Качаяся, звезды мигали…
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
Тесно связаны с зыбью слова в наименованиях отдельных, опасных участков территорий с мнимо-устойчивой поверхностью, например зыбучие пески или зыбкое место — топь.
ЗЫБЬ, и, мн. и, е́й, ж. 1. только ед. Мелкое волнение без ветра на водной поверхности (моря, рек, озер). Озеро подернулось зыбью. Мертвая з. (см. мертвый). 2. Волны, преимущ. морские (поэт.). З. ты великая, з. ты морская! Ттчв. Смиренный парус рыбарей. скользит отважно средь зыбей. Пшкн.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
1. волнение на водной поверхности в отсутствие ветра; лёгкое колебание нетвёрдой поверхности ◆ Всё это делается не так, как бы делалось стоя на якоре. Невозможно: после бури идет сильная зыбь, качка, хотя и не прежняя, всё продолжается. Гончаров, «Фрегат „Паллада“», 1855 г. ◆ Я вышел на палубу. Что за картина! Вместо уродливых бугров с пеной и брызгами — крупная, но ровная зыбь. Гончаров, «Фрегат „Паллада“», 1855 г. ◆ Осенний день в лиловой крупной зыби / Блистал, как медь. Эол и Посейдон // Вели в снастях певучий долгий стон, // И наш корабль нырял подобно рыбе. Бунин, «В архипелаге» ◆ Мы стояли с Лавровой у окна, смотрели на снег, и метроном раскачивал тишину, как ровная зыбь бьёт парусник в море, и от этого еще сильнее хотелось спать. Братья Вайнеры, «Визит к Минотавру» ◆ Изредка под нависшим кустом всплывала большая рыба, пускала пузыри и тихо погружалась на дно, оставив за собою легкую зыбь. Тургенев, «Малиновая вода» ◆ Зыбь по́ля
2. поэт. то же, что волны преимущественно морские ◆ Зыбь ты великая, зыбь ты морская! Тютчев ◆ Смиренный парус рыбарей… скользит отважно средь зыбей. Пушкин
3. неустойчивая, дрожащая, поддающаяся перемещению поверхность чего-либо ◆ Осеннее поле ржи подёрнулось мелкой зыбью от лёгкого ветерка. ◆ Зыбь песка.
СОДЕРЖАНИЕ
Формирование
Большие буруны, наблюдаемые на берегу, могут быть результатом удаленных погодных систем над океаном. Пять факторов работают вместе, чтобы определить размер ветровых ветровых волн, которые станут океанскими волнами:
Волна описывается с использованием следующих размеров:
Длина волны является функцией периода и глубины воды для глубин менее примерно половины длины волны, где на движение волны влияет трение о дно.
Полностью развитое море имеет максимальный размер волны, теоретически возможный для ветра определенной силы и силы ветра. Дальнейшее воздействие этого специфического ветра приведет к потере энергии, равной подводимой энергии, дающей установившееся состояние, из-за рассеивания энергии из-за вязкости и разрушения вершин волн в виде «белых шапок».
Источники ветрового волнения
Ветровые волны создаются ветром. Другие виды возмущений, такие как сейсмические явления, также могут вызывать гравитационные волны, но они не являются ветровыми волнами и обычно не приводят к зыби. Возникновение ветровых волн инициируется возмущениями поля бокового ветра на поверхности воды.
Для начальных условий плоской водной поверхности ( шкала Бофорта 0) и резких потоков бокового ветра на поверхности воды генерацию поверхностных ветровых волн можно объяснить двумя механизмами, которые инициируются нормальными колебаниями давления турбулентных ветров и параллельным ветром. сдвиговые потоки.
Генерация поверхностных волн ветрами
От «ветровых колебаний» : формирование ветровой волны начинается с случайного распределения нормального давления, действующего на воду со стороны ветра. По этому механизму, предложенному О.М. Филлипсом в 1957 г., водная поверхность сначала находится в состоянии покоя, и генерация волны инициируется турбулентными ветровыми потоками, а затем колебаниями ветра, нормальным давлением, действующим на водную поверхность. Из-за этого колебания давления возникают нормальные и касательные напряжения, которые вызывают волновое поведение на поверхности воды.
Предположения этого механизма следующие:
Предположения этого механизма:
Как правило, эти механизмы формирования волн происходят вместе на поверхности океана, вызывая ветровые волны, которые в конечном итоге перерастают в полностью развитые волны. Если предположить, что морская поверхность очень плоская (число Бофорта, 0), и внезапный поток ветра постоянно дует через нее, процесс генерации физических волн будет таким:
Разработка
Длинные волны зыби возникают из более коротких ветровых волн и отбирают у них энергию. Этот процесс был впервые описан Клаусом Хассельманном (лауреатом Нобелевской премии 2021 года) после исследования нелинейных эффектов, которые наиболее ярко проявляются вблизи пиков самых высоких волн. Он показал, что из-за этих нелинейностей две последовательности волн в глубокой воде могут взаимодействовать, чтобы генерировать два новых набора волн, один обычно более длинной, а другой более короткой длины волны.
С точки зрения физика этот эффект представляет особый интерес, потому что он показывает, как то, что начинается как случайное волновое поле, может генерировать порядок длинной последовательности волн зыби за счет потерь энергии и увеличения беспорядка, влияющего на все небольшие прибойные волны. Сортировка песчинок по размеру, которую часто можно увидеть на пляже, представляет собой аналогичный процесс (как и большая часть жизни ).
Рассеивание
Рассеяние энергии зыби намного сильнее для коротких волн, поэтому зыби от далеких штормов представляют собой только длинные волны. Рассеяние волн с периодами более 13 секунд очень слабое, но все же значительное в масштабах Тихого океана. Эти длинные волны теряют половину своей энергии на расстоянии от более 20 000 км (половина расстояния вокруг земного шара) до чуть более 2 000 км. Было обнаружено, что это изменение является систематической функцией крутизны зыби: отношения высоты зыби к длине волны. Причина такого поведения до сих пор неясна, но возможно, что это рассеяние происходит из-за трения на границе раздела воздух-море.
Дисперсия зыби и группы волн
Рассеянное прибытие зыби, начиная с самого длинного периода, с уменьшением периода пиковой волны с течением времени, можно использовать для расчета расстояния, на котором образовались зыби.
В то время как состояние моря во время шторма имеет частотный спектр более или менее такой же формы (т. Е. Четко определенный пик с доминирующими частотами в пределах плюс-минус 7% от пика), спектры зыби становятся все более и более узкими, иногда равными 2 % или меньше, поскольку волны распространяются все дальше и дальше. В результате группы волн (называемые серферами наборами) могут иметь большое количество волн. Приблизительно с семи волн на группу во время шторма, это возрастает до 20 и более в волнах от очень далеких штормов.
Прибрежные воздействия
Поскольку волны зыби обычно имеют большие длины волн (и, следовательно, более глубокую основу волны), они начинают процесс преломления (см. Волны на воде ) на больших расстояниях от берега (в более глубокой воде), чем волны, генерируемые локально.
Навигация
Микронезийские мореплаватели использовали волдыри для удержания курса, когда не было других подсказок, например, в туманные ночи.
Морская зыбь что это
(Swell, surge, after-tossing) — волнение без ветра, достигающее иногда крупных размеров. Наблюдается или после продолжительного ветра, когда море еще не успокоилось, или перед ветром, когда последний с силой дует по соседству и гонит перед собой волну.
Смотреть больше слов в « Морском словаре »
Смотреть что такое ЗЫБЬ в других словарях:
мёртвая, свободные колебания поверхности океана или моря при полном безветрии. Представляют собой длинные и пологие волны высотой до 10—15 м, д. смотреть
зыбь ж. 1) Незначительное колебание водной поверхности; рябь на водной поверхности. 2) а) Длинные и пологие волны, остающиеся после прекращения ветра или вызванные ветром в другом районе моря. б) перен. Волнообразное колебание растительности.
зыбь ж.swell, surge; ripple лёгкая зыбь — ripple(s) (pl.) мёртвая зыбь мор. — swell подёрнуться зыбью — ripple
ЗЫБЬ мёртвая, свободные колебания поверхности океана или моря при полном безветрии. Представляют собой длинные и пологие волны высотой до 10-15 м, дл. смотреть
Зыбь — волнение без ветра. Оставаясь после сильно дувших ветров в открытых морях и океанах, З. часто сохраняет значительную свою величину в течение суток или даже двух; иногда она является и без ветра, служа или его предвестником или указанием дующего ветра в соседних районах.
É сущ см. _Приложение IIз́ы́био, в зы́бимн.з́ы́бизыбе́й́зыбя́м́з́ы́бизыбя́мио, в зыбя́х́А меня совсем иноюОтражают зеркала:Я наяда под луноюВ зы́би во. смотреть
ЗЫБЬ, и, ж.1.Волнообразное колебание моря; волны, валы.Хотя де зыбь в том месте и очень велика и байдары де на вал подымаючись почти стоймя становятся. смотреть
-и, ж. 1.Легкое колебание водной поверхности, рябь на водной поверхности.[Ветер], пробегая над прудом, подымал кое-где небольшую зыбь. Короленко, Прох. смотреть
— плавное волнение поверхности моря. Представляет собой гравитационные вол-ны, распространяющиеся из очага возникновения ветровых волн. Это установившийся тип волны с пологим склоном и вершиной без острых гребней и барашков. Вне зоны возбудившего 3. ветра (без ветра) называется мертвой зыбью, свелл, в поморьях — голобень, колышень, оглобень, оги-бень (зыбь от волн, вкатывающихся в залив из-за мыса, т. е. обходная волна), повидень (отлогий, покатый вал на море или на реке), взводень (крутая и высокая волна, зыбь на Каспийском море), паволна, пазыбь, позыбь. Встречный ветер быстро гасит 3. Длинные и пологие волны 3. раньше других волн распространяются на сотни километров от области шторма. В таких случаях 3. называют зыбью-предвестником: она позволяет за один-два дня до начала сильного ветра предсказать приближение штормового волнения. См. Ветровые волны.
Синонимы:
зыбь сущ.жен.неод. (5) ед.им. и как величественна эта зыбь вековых истин и заблужденийПр8. мн.род. Из сонных тинистых зыбейГН 2. Великим — средь Авс. смотреть
жdalgırподёрнуться зы́бью — kırışmakпо воде́ пошла́ зыбь — suyun yüzünde ufak kırışıklar yürüdü••мёртвая зыбь — ölü dalga; soluğanСинонимы: волна, вол. смотреть
свободные гравитационные волны, образующиеся из ветровых волн после ослабления или изменения направления ветра либо пришедшие из соседнего района моря, подверженного действию ветра. При полном безветрии 3ыбь называется мертвой. Волна 3ыби, выходя из зоны зарождения, может распространяться на расстояние в нескольких тысяч миль. 3ыбь, выходящая из штормовой области океана, очень долго сохраняет значитительную высоту при сравнительно небольшом увеличении скорости, длины волны и ее периода. Волны 3ыби обычно длинные и пологие; высота может достигать 10 — 15 м, длина — до 300 — 400 м, период — до 15 — 30 с. смотреть
Древнерусское – зыбь (зыбкое место, трясина).Производный общеславянский глагол zybati употреблялся в значении «качать», а слово «зыбка» обозначало «кол. смотреть
ж.houle (придых.) fмертвая зыбь мор. — lame f de fondподернуться зыбью — se riderСинонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, мор. смотреть
(3 ж), Р., Д., Пр. зы/би; мн. зы/би, Р. зыбе/йСинонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
волнение, продолжающееся после затихшего, ослабевшего или изменившего направление ветра или вызванное ветром в др. районе моря; длинные (до 800 м) и по. смотреть
ж. houle (придых.) f мёртвая зыбь мор. — lame f de fond подёрнуться зыбью — se rider
ЗЫБЬ зыби, мн. зыби, зыбей, ж. 1. только ед. Мелкое волнение без ветра на водной поверхности (моря, рек, озер). Озеро подернулось зыбью. Мертвая зыбь. (см. мертвый). 2. Волны, преимущ. морские (поэт.). Зыбь ты великая, зыбь ты морская! Тютчев. Смиренный парус рыбарей. скользит отважно средь зыбей. Пушкин.
Зыбь.Древнерусское — зыбь (зыбкое место, трясина).Производный общеславянский глагол zybati употреблялся в значении «качать», а слово «зыбка» обозначало. смотреть
жSeegang m (на море); Kräuseln n (на реке)Синонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
зыбь ж., зы́ба́ть, зы́блю «качать», зы́бка «колыбель», укр. зиба́ти, блр. зыба́ць, др.-русск. зыбь «зыбкое место, трясина», зыбежь ж. «смятение, восста. смотреть
ж.marejada fподёрнуться зыбью — rizarse, arrizarseмёртвая зыбь — marea baja (muerta)
ж., зыбать, зыблю «качать», зыбка «колыбель», укр. зибати, блр. зыбаць, др.-русск. зыбь «зыбкое место, трясина», зыбежь ж. «смятение, восстание».Сравнение с алб. djep м., djере ж. «колыбель» (Г. Майер, Alb. Wb. 69) совершенно ненадежно в фонетическом отношении. смотреть
сущ. трясина.Синонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
ж.; геофиз. surge; ripple- мёртвая зыбь
ЗЫБЬ, волнение, продолжающееся после затихшего, ослабевшего или изменившего направление ветра или вызванное ветром в другом районе моря; длинные (до 800 м) и пологие волны высотой до 10-15 м и периодом до 17-20 с.
•зыбь•אַדווָה נ’* * *אדווהСинонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
ЗЫБЬ, волнение, продолжающееся после затихшего, ослабевшего или изменившего направление ветра или вызванное ветром в другом районе моря; длинные (до 800 м) и пологие волны высотой до 10-15 м и периодом до 17-20 с. смотреть
chop мор., rip, ripple, choppy sea, swellСинонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
Rzeczownik зыбь f lekkie sfalowanie
зыбь ж Seegang m 1 (на море); Kräuseln n 1 (на реке)Синонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
ж. mare / specchio d’acqua increspato мертвая зыбь — mare morto Итальяно-русский словарь.2003. Синонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь. смотреть
1. kerge lainetus2. laine3. säbarlaine4. voog
skvalpesjøСинонимы: волна, волнение, зыбель, зыбление, колебание, колышень, море, паволна, рябь
ЗЫБЬ, установившееся волнение без ветра (см. Волна).
• vlnění (hladiny)• zvlnění (hladiny)• zčeřená hladina• čeření
ж. суу бетиндеги кичине кыймыл, суу бетинин чыбырчыкташы; зыбь на озере көл бетинин чыбырчыкташы (таптакыр жел жокто).
кішкентай толқын;- зыбь на озере көл бетінің кішкентай толқыны;- мертвая зыбь желсіз тынықтағы толқын
зыбьж ἡ κουφοθάλασσα: мертвая
ὁ σάλος, ἡ ἀποθαλασσιἀ· подернуться
ю ρυτιδώνομαι, ἀνατριχιάζω.
жен. зыб, род. зыбу муж., зыбанне, ср.мёртвая зыбь — мёртвы зыб
зы’бь, зы’би, зы’би, зыбе’й, зы’би, зыбя’м, зы’бь, зы’би, зы’бью, зыбя’ми, зы’би, зыбя’х
Ж 1. xırda ləpə, xəfif ləpə, kiçik ləpə; 2. dalğa; мёртвая зыбь dəniz. küləksiz ləpə.
зыбь = ж. lop; (после бури) swell; лёгкая зыбь ripples pl.
Ударение в слове: з`ыбьУдарение падает на букву: ы
волнение моря без ветра, достигающее иногда крупных размеров.
Ветровые волны и мертвая зыбь
В XX веке исследователи завершили построение основной теории поверхностных волн установившегося типа в идеальной жидкости, т. е. жидкости, в которой малы силы внутреннего трения.
Особо велик вклад в эту область науки, сделанный А. И. Некрасовым, Н. Е. Кочиным, Л. Н. Сретенским: их работы позволили перейти от динамики волн весьма малой высоты к динамике волн, высота которых сравнима с длиной — составляет несколько сотых от длины волн.
Требования практики заставляют продолжать теоретические исследования дальше, искать решение весьма трудных задач о волнах неустановившегося типа в реальной жидкости, обладающей значительным внутренним трением турбулентного происхождения. Приходится ставить специальные опыты в новых лабораторных условиях, близки к природным условиям зарождения, распространения и гашения морских волн.
Широкие возможности открылись перед советскими исследователями после вступления в строй «штормового бассейна», построенного по идее автора в Черноморском отделении Морского гидрофизического института Академии паук СССР. Это — бассейн в форме кольца, с внешним диаметром 40 м, шириной пространства между стенками 2 м и высотой 5 м. Нижние 2,5—3 м заполняются морской водой, а вдоль кольцевого канала над водой посредством мощных центробежных насосов создается непрерывный воздушный поток. Скорость ветра здесь может достигать 19 м/сек, т. е. по шкале Бофорта 9 баллов. Удобнее всего вести опыты при скоростях ветра до 13 м/сек, когда дольше сохраняются условия, близкие к природным: дольше не сказывается влияние трения о стенки бассейна или сказывается так мало, что его можно исключить путем надежных вычислений.
Сперва на гладкой поверхности воды в кольце появляется мелкая рябь капиллярных волн; затем мелкие волны нарастают в высоту и несколько медленней в длину; на некоторой стадии достигается максимум крутизны волн — максимум отношения высоты волн к их длине (его численное значение составляет 0,143). После этого наступает главный этап развития ветровых волн, на котором увеличение длины волн идет быстрее, чем увеличение их высоты; в результате крутизна волн постепенно уменьшается. За всеми этими явлениями удобно наблюдать сквозь застекленную часть стенок бассейна, занимающую одну шестую его окружности. Столь же удобно фотографировать волны из центра кольца, посредством весьма длиннофокусного аппарата.
Профили мертвой зыби, ветровой волны и волны, разрушающейся под действием мелководья
На рисунке видны три характерных снимка волн. На верхнем представлены волны, сфотографированные через несколько минут после того, как были выключены воздуходувки и прекратился ветер в кольцевом канале. Это — мертвая зыбь, волны которой сохраняются в море очень долго после прекращения шторма и свободно распространяются на большие расстояния. Профиль волн очерчен по трохоиде — кривой, у которой и вершины и подошвы напоминают отрезки синусоид, но подошвы более растянуты по сравнению с вершинами.
Снимок посредине запечатлел волны, находящиеся под действием ветра (в прямом смысле — ветровые волны). Здесь отчетливо видно отличие от профиля мертвой зыби: подошва еще более растянута, чем у трохоиды, а на заострившейся вершине возникло ребро, которое свидетельствует о достижении крутизны, предельной в заданных условиях.
Еще в прошлом веке английский гидродинамик Митчел показал, что даже без воздействия ветра может возникнуть на вершине волн такое ребро, при предельном отношении высоты волн к длине, равном 1/7. Причина возникновения этого — критического — состояния не рассматривалась в цитированной работе.
Опыты в штормовом бассейне и теоретический анализ их результатов позволили найти физическую причину заострения вершин волн до появления ребра и причину их разрушения после такого критического состояния. Оказалось, что в основе всех этих интересных явлений лежит пульсация скоростей течений, возникающих одновременно с волнением.
Еще английский математик Стокс в прошлом веке показал, что даже при отсутствии ветра частицы воды на волне описывают не замкнутые окружности, как предполагалось прежде, а своеобразные петли: на круговое движение частиц налагается слабое поступательное движение их, направленное в сторону распространения волн. И сам Стокс, и последующие авторы считали скорость такого «волнового течения» постоянной. Однако в действительности скорость стоксова течения пульсирует около средней величины, достигая максимума у подошвы волн и уменьшаясь до нуля на вершинах. Колебания скорости тем значительней, чем больше отношение высоты волн к длине. При действии ветра на стоксово течение налагается течение дрейфовое, которое пульсирует по тому же закону, но с еще большей амплитудой. Вот почему при сильном ветре на вершинах волн очень рано (значительно ранее крутизны 1/7) возникают острые гребни, ежесекундно готовые обрушиться. Именно так создаются на волнах — при больших скоростях ветра — хорошо известные пенистые «барашки».
Столь же подробно удалось исследовать разрушение вершин волн по другой причине — под действием мелководья; было показано, что фазовая скорость волн не остается постоянной, а достигает максимума на вершине волн и минимума — 1/7 подошвы. Были вычислены профили мертвой зыби и профили метровых волн, искаженных при движении на мелководье, и определены условия разрушения вершин волн, потерявших устойчивость вследствие искажения. Нижний снимок дает представление о том, каким становится профиль волн, искаженный под действием мелководья, — перед самым разрушением вершины волны.
Для практических целей мореплавателей и портостроителей очень важно научиться вычислять размеры волн, которые могут возникнуть через заданный срок действия ветра заданной скорости, на заданном расстоянии от того берега, с которого дует ветер. Вероятно, невозможно — да и не нужно — решать эту задачу, исходя из уравнений движения жидкости. Поэтому еще в 1937 году В. В. Макавеев предложил решать ее на основе закона сохранения энергии.
Энергия волн в каждый момент времени пропорциональна квадрату их высоты. Отсюда следует, что мощность, расходуемая на увеличение высоты волн, пропорциональна скорости нарастания высоты. Эта мощность черпается, у ветра, воздействующего на волны, но, кроме того, ветер обязан покрыть расход мощности на преодоление внутреннего трения в воде, возрастающею при увеличении высоты волн. Постепенно эти потери становятся все значительней и значительней, а потому скорость нарастания высоты волн постепенно уменьшается. Предельная высота волн, возможная при заданной скорости ветра, определяется тем, что мощность, передаваемая волнам от ветра. полностью расходуется на преодоление сил внутреннего трения в воде.
Двадцать три года назад, когда возникла эта первая схема вычисления размеров волн, и в последующие десятилетия оставался неизвестным действительный механизм передачи энергии ветра волнам. Выяснилось, что питание волн энергией ветра безусловно зависит от крутизны волн, т. е. от отношения их высоты к их длине; но не был известен закон, по которому нарастает длина волн, и даже сама причина нарастания их длины.
Лишь в 1954—1955 годах опыты и теоретические исследования, проведенные автором, показали, что ветер как бы «нагнетает» энергию в волны, давя на поверхностные частицы воды с большей силой, когда они опускаются, и с меньшей силой, когда они поднимаются при волновом движении. «Нагнетаемая» мощность пропорциональна квадрату разности между скоростью ветра и фазовой скоростью волн, высоте волн и их крутизне.
Очень просто разрешилась задача о нарастании длины волн, как только к исследованию была привлечена классическая теорема о моменте количества движения почему-то не применявшаяся прежде в гидродинамике и впервые примененная Н. Е. Жуковским к исследованию движения твердых тел с полостями, содержащими жидкость). По этой теореме прирост момента количества движения в единицу времени равен моменту всех действующих внешних сил. Напомним, что момент количества движения какой-то массы равен произведению этой массы на скорость движения и на длину перпендикуляра, опущенного из «центра моментов» на направление движения в данное время. Моментом силы называется произведение силы на перпендикуляр, опущенный на ее направление из той же точки.
Нарастание длины волн и уменьшение их крутизны
Обнаружилось, что длина волн нарастает под действием ветра именно потому, что нарастает момент количества движения водных частиц, движущихся по их траекториям. Сам закон нарастания представлен на рисунке, причем для удобства применена логарифмическая сетка: по осям фактически отложены не величины, а их логарифмы, и потому диаграмма заняла мало места. Величина h/h0 представляет собой отношение высоты волн в данный момент времени к высоте волн на той стадии, когда они обладали наибольшей крутизной; величина λ/λ0 — отношение длины волн в данный момент к длине волн на стадии наибольшей крутизны. Кривая 1 на рисунке показывает, что при увеличении высоты волн в 4 раза длина их возрастает почти в 9 раз; при увеличении высоты волн в 8 раз — длина возрастает более чем в 20 раз; при увеличении высоты волн в 60 раз — длина возрастает более чем в 200 раз. Именно поэтому непрерывно падает крутизна волн по закону, описанному кривой 2 на том же рисунке: наибольшая крутизна равнялась 0,143; при неограниченном нарастании h/h0 крутизна стремилась бы к значению 0,04. Последующие работы автора показали, что в действительности крутизна волн стремится к значению 1/23.
Штормовой бассейн позволил открыть тонкие детали волнового движения и разобраться в энергетике волнообразования, развития волн на тех этапах, на которых практически не сказывалось влияние трения о стены или это влияние могло быть учтено. Для завершения теории ветровых волн были использованы измерения высот и длин волн в условиях океана и глубоких морей, в частности работы автора на экспедиционном судне «Седов» в Атлантическом океане в 1957 году.
На основании исследований многих авторов можно считать, что предельная высота волн в океане, возможная при заданной скорости ветра, пропорциональна квадрату этой скорости.
С другой стороны, она должна быть пропорциональна квадрату разности скоростей ветра и волн на конечной стадии. Отсюда следует, что при всякой скорости ветра предельная фазовая скорость волн может составлять только совершенно определенную долю от соответствующей скорости ветра, — именно 0,82.
Все эти соотношения дали возможность построить простые рабочие диаграммы для расчета размеров волн по заданной скорости ветра, времени его действия на волны и заданному расстоянию от той границы штормовой области в океане, со стороны которой дует ветер (в частном случае — расстоянию от берега, с которого дует ветер, — наветренного берега).
Основные параметры ветровых волн
На рисунке представлена одна из этих диаграмм, построенная применительно к скоростям ветра до 30 м/сек. Через h∞ обозначена предельная возможная высота ветровых волн в океане при соответствующем ветре V, на чрезвычайно большом расстоянии от границы шторма; через Т∞ —предельное значение периода таких волн; величина VT∞ также нужна для расчетов.
Сопоставление теоретических расчетов по методу автора с данными непосредственных измерений волн в глубоких морях и в океане дало хорошие результаты.
В настоящее время необходимо на основе этой физической теории развить статистику элементов волн при сложном и неоднородном волнении, наблюдающемся в природных условиях. При этом надо помнить, что на различных этапах развития волн совсем неодинакова вероятность отклонения волн от средних; совсем неодинакова вероятность перехода от двумерных волн, бегущих правильными параллельными рядами, к трехмерным волнам в форме «холмов» на поверхности моря. Теория показывает, что на первых этапах развития волн быстрее всего нарастает высота их на тех участках первоначально правильного «фронта», на которых возникли случайные возвышения над средним уровнем гребня; нарастание задерживается там, где случайно оказалось понижение гребня по сравнению со средней его высотой. Такая неустойчивость приводит к дроблению рядов волн на отдельные «холмы» и в то же время делает непостоянными высоты волн, бегущих одна вслед за другой.
Иная картина должна возникать на поздних этапах развития волн: теория показывает, что потери энергии на турбулентное внутреннее трение возрастают пропорционально кубу высоты волн. Следовательно, по мере приближения высот волн к установившимся значениям заметнее всего будет замедляться нарастание высот волн там, где они велики, и меньше будет замедляться там, где они малы. В результате будет постепенно сглаживаться неравенство высот в различных частях бывшего «фронта» и неравенство высот между волнами, бегущими одна вслед за другой. По этой причине самые большие штормовые волны в океане снова приобретают правильную двумерную форму: мощная штормовая зыбь бежит правильными рядами, и только на поверхности основных валов этой штормовой зыби громоздятся сложные трехмерные холмы волн — вторичных, третичных и более высоких порядков.
Совсем правильны ряды мертвой зыби, остающейся в океане после прекращения шторма и обладающей весьма большой жизнеспособностью. Иногда такая зыбь распространяется в океане далеко за пределами штормовой области, причем длина ее волн может непрерывно возрастать, достигая громадных размеров, в то время как высота волн постепенно уменьшается.
Теория ветровых волн сейчас разработана не только для условий океана, глубокого моря, но и для совсем иных условий весьма резко выраженного мелководья. Здесь снова сослужил большую службу штормовой бассейн, а выводы из опытов в нем были тщательно проверены А. П. Хваном в настоящей «природной лаборатории» — на озере Белом, почти правильной круглой формы, с диаметром около 40 км и постоянной глубиной около 3—3,5 м.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.