ПЕРВОЕ ИЗ ЯВЛЕНИЙ В ОКЕАНЕ, С КОТОРЫМ СТАЛКИВАЕТСЯ ЛЮБОЙ НАБЛЮДАТЕЛЬ – ЭТО ВОЛНЫ НА ВОДЕ. ВОЛНЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ РАСПРОСТРАНЯЮЩИЕСЯ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ЧАСТИЦ ВОДЫ ОКОЛО ПОЛОЖЕНИЯ ИХ РАВНОВЕСИЯ. ВОЛНЫ МОГУТ БЫТЬ ВЫСОКИМИ И НИЗКИМИ, ДЛИННЫМИ И КОРОТКИМИ, СТОЯЧИМИ И ПЕРЕДВИГАЮЩИМИСЯ, ОНИ МОГУТ СОХРАНЯТЬ СВОЮ ФОРМУ ИЛИ МЕНЯТЬ ЕЕ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ, БЫТЬ ОДИНОЧНЫМИ ИЛИ СОПРОВОЖДАТЬСЯ РЯДОМ ДРУГИХ ВОЛН И Т.Д.

Все, что нарушает равновесие воды – брошенный в воду камень; судно, идущее по морю; извержение вулкана или подводное землетрясение - порождает систему волнообразных колебаний или, иначе говоря, возбуждает волны.

Условно все волны Мирового океана можно разделить на 2 типа: поверхностные и внутренние. К поверхностным относятся ветровые, приливные, сейсмические (цунами), корабельные, зыбь (мертвая зыбь), т.е., которые являются колебаниями свободной поверхности океана.

Штормовая волна у борта НИС «Витязь». 1949 г.

Ветровые волны развиваться под действием ветра, зыбь – это волны, продолжающие распространяться после ослабления ветра или изменения его направления. Мертвая зыбь распространяется при безветрии (штиле). Сейсмические волны (цунами) образуются в океанах и морях под действием землетрясений и вулканических извержений на морском дне или вблизи берегов. Приливные волны связаны с приливообразующими силами Луны и Солнца, а корабельные с движением судов.

Поход в Норвегию. Тяжелая волна. 1933 г.

К внутренним волнам относятся те, которые зарождаются и распространяются только в толще вод океана. В глубинах океана располагаются слои воды разной плотности. В случае, если граница между двумя такими слоями находится в покое, то поверхность слоя является гладкой. Под действием ряда факторов слой более высокой плотности выгибается и вдавливается в слой меньшей плотности, затем опускается, а возникшие возмущения распространяются во все стороны — так формируются внутренние волны.

Китобойное судно на волнах. 1964-1965 гг.

В середине XVIII века Вениамин Франклин, совершая морское путешествие, обратил внимание на необычное явление. В светильной лампе, стоявшей у него в каюте, разразилась настоящая «буря в стакане»: возникла волна на границе воды и масла, налитых в светильник. Франклин незамедлительно поспешил рассказать об увиденном. Его сообщение стало первым «лабораторным наблюдением» за внутренними волнами.

Моряки часто сталкиваются с подобными явлениями в морях и океанах.

ПЛИНИЙ СТАРШИЙ В СВОЕЙ КНИГЕ «ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ» ПИСАЛ О ТОМ, ЧТО В КРАСНОМ МОРЕ ВО ВРЕМЯ ПЛАВАНИЯ ГРЕБНОЕ СУДНО В КАКОЙ-ТО МОМЕНТ ОСТАНОВИЛОСЬ. ВСЕ ДУМАЛИ, ЧТО КАКОЙ-НИБУДЬ ГИГАНТСКИЙ ОСЬМИНОГ ПРИХВАТИЛ КОРАБЛЬ. НА САМОМ ДЕЛЕ ЭТО ЯВЛЕНИЕ, НАЗВАННОЕ «МЕРТВОЙ ВОДОЙ», БЫЛО ВЫЗВАНО ОБРАЗОВАНИЕМ ВНУТРЕННИХ ВОЛН.

Открытка Фритьоф Нансен. исследование Арктики во время двухлетнего ледяного дрейфа на корабле Фрам, 1979 г.

Во время экспедиции Фритьофа Нансена в высокие широты Арктики на парусно-моторной шхуне «Фрам» при подходе к кромке льда вдруг резко замедлился ход судна. Машина работала на полных оборотах, и не было никаких видимых препятствий для движения. Такая ситуация возникла благодаря тому, что над соленой морской, и естественно, более тяжелой водой оказался слой распресненной из-за таяния льда воды меньшей плотности. Поэтому почти вся энергия судового двигателя тратилась не на продвижение судна, а на образование волн на границе этих слоев. Чтобы двигаться вперед, судну пришлось как бы толкать внутреннюю волну перед собой. В результате скорость судна резко упала. Опубликованные Нансеном материалы наблюдений послужили началом теоретических исследований этого явления.

9 экспедиционный рейс НИС Космонавт Виктор Пацаев. 1988 г.

«Мы почти не двигались с места (…) и будто
тащили всю воду за собой. Что мы ни делали, —
круто поворачивали, лавировали, описывали
полный круг и пр., — все напрасно. Лишь только
машина переставала работать, судно тотчас же
останавливалось, точно схваченное чем-то за
корму».

1893 г., Ф. Нансен

Катастрофические разрушения берега и зданий штормовыми волнами.

Природа глубинных волн очень сложна и пока еще полностью не изучена. Но исследование этого явления очень важно для мореплавания и рыболовства. Ученые предполагают, что катастрофа с американской подводной лодкой «Трешер» могла быть вызвана ее встречей с одной из внутренних волн-гигантов. Такие волны могут не только тормозить движение надводных судов, но и размывать подводные склоны, вызывать оползни, взмучивать воду, вызывать течения на поверхности и производить другие эффекты. Они могут искажать подводные акустические колебания. А это очень важно для тех, кто занимается вопросами подводной акустической связи и с их помощью прогнозирует районы скопления промысловых рыб.

Волноотбойная стена с ограждением во время шторма. 50-ые-60-ые гг. XX века

Механизмы генерации внутренних волн весьма
разнообразны: колебания атмосферного давления,
скорости ветра, обтекание неровностей дна,
подводные землетрясения и т.д. Внутренние волны
существуют даже тогда, когда поверхность океана
идеально спокойна. Но на глубине 200-300 метров
от уровня океана, могут «бушевать» настоящие бури
и штормы, причем подводные волны достигают иной
раз внушительных размеров: 50-100 метров по
высоте. Внутренние волны могут пронизывать толщу
океана до самого дна! Эти невидимые, скрытые от
наших глаз волны встречаются также часто, как и
поверхностные, и обладают всеми их свойствами.
Они также растут, поднимаются в толще воды, а
потом обрушиваются.

Для изучения поверхностных волн используют визуальные наблюдения, вехи с сантиметровыми делениями, волномеры, волнографы, мареографы, баронивелиры, волновые динамографы и т. д. Но как определить, есть ли внутренние волны в океане? Существенную роль в этом играет визуальный контроль с судов и самолетов. Внутренние волны образуют на поверхности океана слики - полосы и пятна на поверхности морей и океанов, резко отличающихся по своему виду от соседних участков. Но более надежен инструментальный способ контроля.

Информацию о внутренних волнах получают путем регистрации колебаний электрического сопротивления с применением антенн К. Д. Сабинина и термокосами, изучения изменения солености, температуры и плотности вод. В глубоководных районах океана волны исследуют с помощью приборов, устанавливаемых на буйковых станциях. Самый современный и наиболее оперативный способ получения информации — исследование поверхности океана из космоса. Наблюдение за внутренними волнами из космоса дает возможность быстро получить информацию о подводных штормах в разных районах Мирового океана.

«МЫ ПОЧТИ НЕ ДВИГАЛИСЬ С МЕСТА (…) И БУДТО ТАЩИЛИ ВСЮ ВОДУ ЗА СОБОЙ. ЧТО МЫ НИ ДЕЛАЛИ, — КРУТО ПОВОРАЧИВАЛИ, ЛАВИРОВАЛИ, ОПИСЫВАЛИ ПОЛНЫЙ КРУГ И ПР., — ВСЕ НАПРАСНО. ЛИШЬ ТОЛЬКО МАШИНА ПЕРЕСТАВАЛА РАБОТАТЬ, СУДНО ТОТЧАС ЖЕ ОСТАНАВЛИВАЛОСЬ, ТОЧНО СХВАЧЕННОЕ ЧЕМ-ТО ЗА КОРМУ».

1893 Г., Ф. НАНСЕН