Помоги проекту - поделись книгой:
Наталкиваясь на остров, основная масса воды будет разделяться пополам, и в результате образуются две реки. Каждая из этих рек сохраняет упомянутую выше особенность: более медленное течение у берегов. Тенденция сохранения прямолинейного движения проявляется в том, что, немного не доходя до острова, течение разделится и основное течение отклонится от первоначального курса по плавной кривой, оставляя непосредственно перед островом участок медленно текущей, возможно с завихрениями, воды.
Аналогичным образом вода будет двигаться и сразу же за островом, где эффект, как правило, более выражен и может распространиться на значительно большее расстояние вниз по течению. Это явление показано на рис. 4.
При обтекании острова обнаруживается также другое простое и элементарное свойство течений.
Несомненно, многие из нас сохранили в памяти детское впечатление от восхитительной струи воды, разлетавшейся по всей ванной из крана, в который был засунут маленький чумазый пальчик. Сжатие отверстия, через которое течет жидкость, вызывает ускорение потока, протекающего через сужение Из этого простого примера следует, что по обе стороны острова, расположенного посередине реки с более или менее параллельными берегами, течение ускоряется Это явление также схематически показано на рис 4.
Конечно, если в месте расположения острова река расширяется и общая ширина разделенных рукавов реки равна первоначальной, то никакого увеличения скорости не будет.
Подводные рифы или иловые банки влияют на течения так же, как острова, но это влияние при тех же условиях не так четко выражено Они только замедляют движение воды над ними и ускоряют обтекающую их воду.
Иловые банки поднимают также проблему, весьма напоминающую спор о том, что было раньше — курица или яйцо. Течет ли вода медленнее потому, что под ней банка, или на данном участке течение слабее, потому что частицы ила здесь оседают и накапливаются? Конечно, в этом порочном круге одно является следствием другого Но независимо от причин и следствий, всегда можно быть уверенным, что там, где есть иловая банка, течение обязательно будет медленным
Примеры, приведенные в этой главе, позволяют выяснить, как влияет на течение мыс или мол. Рассмотрим рис. 5. У мола скорость течения изменяется: ближе к берегу — уменьшается, а у головы- увеличивается. За молом идет спокойная вода или, что более вероятно, круговорот. По обе стороны таких препятствий часто расположены участки мелководья. Если направление потока постоянно (что отмечается на неприливных реках), то за препятствием участок с наносами будет больше.
На значительном расстоянии до препятствия поток не только ускоряется, но также изгибается, поэтому на стрежне прямолинейный поток может быть незначительно искривлен. Обычно это еще более заметно за препятствием (см. рис. 5).
Если вторичный поток вливается в основной поток под некоторым углом, то, как и следует ожидать, вторичный поток какое-то время будет отталкиваться от основного потока, пока не примет направление последнего. Это видно на рис. 6. Расстояние, которое понадобится пройти вторичному потоку, прежде чем органично влиться в основной поток, зависит от соотношения их скоростей.
Втекая в большие заливы, течения будут распространяться по ним, но небольшие углубления берега не повлияют на основной поток.
Иногда кажется, что, торопливо продвигаясь вперед, вода внезапно увидела, что проскочила маленький заливчик, не заглянув в него, и тогда, чтобы заполнить его, послала в обратном направлении вихрь. Это схематически показано на рис. 7. При соревнованиях на встречном течении в таких местах часто можно найти полезные для яхтсмена вихри.
Сильное течение, втекающее в спокойную или медленно движущуюся воду, веерообразно распространяется от устья; такое растекание потока иногда называют «веерообразным» течением. На рис. 8 показано, как это может происходить в устье реки. Об этом явлении очень важно помнить, так как парусные соревнования и походы на маленьких яхтах часто происходят вблизи устьев рек. Несколько лет назад интересное стоковое течение сыграло важную роль в событиях на одном важном состязании швертботов. Это течение возникло в результате проникновения сильного приливного потока через пролив между двумя песчаными банками и его последующего растекания за ними (у противоположной стороны).
Треугольная дистанция этих соревнований была расположена между молом, показанным на рис. 9, и мысами банок Стабборн-сэнд и Санк-сэнд; все гонки проходили около времени самого сильного (приливного течения, то есть в сизигию, понятно, насколько важно было составить правильное представление о схеме течений во время соревнований. Основное течение шло параллельно берегу примерно на северо-северо-восток, но, достигнув прохода между банками, течение устремлялось между ними под углом к берегу на восток-северо-восток. Однако до зоны влияния берега и повторного отклонения на северо-северо-восток течение проходило менее трех четвертей мили; затем оно поворачивало вокруг песчаной косы, идущей от берега, и шло почти на север, но это уже было за дистанцией гонки.
Здесь целесообразно отметить, что постоянные течения вымывают береговой песок и переносят его дальше к северу, где он накапливается. Можно ожидать, что при некоторых фазах прилива за внутренней оконечностью банки Стабборн-сэнд будет отмечаться тенденция к образованию вихря, что со временем приведет к накоплению песка и заполнению пространства за банкой. На самом деле этого может не произойти, но нет никакого сомнения в том, что форма различных песчаных банок определяется именно особенностями накопления песка. Вполне возможно, что много лет назад вместо Санк-сэнд и Стабборн-сэнд была одна банка; возможно, имелось течение, идущее вдоль берега по внутренней стороне банки, это течение промывало канал от берега к банке Стабборн-сэнд — остатки этого канала, теперь в значительной степени заполненные песком, прослеживаются только за оконечностью банки. Все это, конечно, только предположение, но пример интересен тем, что показывает, как очевидные исключения из общих правил иногда могут ввести в заблуждение. Однако достаточно тщательное изучение явления почти всегда позволяет найти его объяснение.
Течения могут вызываться множеством различных причин, но наиболее частая причина — разница в уровне воды, как, например, в случае с приливными потоками и течением рек. Однако течения могут вызываться и ветрами, так как трение между движущимся воздухом и поверхностью воды заставляет воду двигаться; поступательное движение ветровых волн также вызывает некоторое перемещение массы воды в виде течения.
Это ветровое поверхностное движение воды за счет трения между частицами воды на различных уровнях постепенно передается на большие глубины, однако на поверхности ветровые течения всегда сильнее, чем на глубине.
Для того чтобы образовалось заметное ветровое течение, ветер какое-то время должен быть устойчивым. Максимальной скорости течение достигает через некоторое время после того, как ветер достигнет наибольшей силы. Течение будет усиливаться даже после прекращения действия ветра.
Странный эффект, вызываемый вращением Земли, заключается в том, что ветровые течения в открытом районе моря северного полушария отклоняются на 45° вправо от направления ветра, в южном полушарии — на 45° влево от направления ветра.
В прибрежных водах отклонение ветрового течения от направления ветра значительно меньше и в среднем составляет 20–25° вправо в северном полушарии и столько же влево в южном.
Свойства ветровых течений в каналах и у характерных форм рельефа такие же, как и у других типов течений.
Сила ветрового течения, естественно, зависит от скорости ветра и продолжительности его действия. Наибольшая сила течения составляет около 2 % от скорости ветра и достигает этого значения, когда пройдет достаточно времени, для того чтобы действие ветра достигло максимального эффекта. Это означает, что ветер скоростью 25 узлов может вызывать на открытой воде течение около 0, 5 узла. Скорость течения может увеличиться при наличии сужения на пути потока, и тогда учет течения станет очень важным для яхтсмена.
Часто ветровые течения обнаруживаются только по усилению или ослаблению приливных потоков.
Иногда течения вызываются волнами, набегающими на берег под углом. Это явление обсуждается в главе 8.
Другой причиной течений является испарение. Например, с поверхности Средиземного моря испаряется больше воды, чем поступает в него от рек и в виде осадков. Поэтому в Гибралтарском проливе имеется постоянное восточное течение, которое приносит воду из Атлантического океана в Средиземное море и компенсирует потерю воды за счет испарения. В принципе указанный вопрос представляет только академический интерес, и можно лишь добавить, что в глубинных слоях Гибралтарского пролива имеется постоянное западное течение, несущее в Атлантику воду высокой солености; если бы этого течения на запад не было, то Средиземное море становилось бы все более соленым.
Правильное объединение приведенных выше примеров позволяет получить прекрасное представление о течениях даже при сложном сочетании различных факторов. Прежде чем применять тактику плавания под парусом на течении, необходимо понять принципы поведения течений.
ГЛАВА 3. Приливы и приливные потоки
В предыдущей главе мы познакомились с некоторыми особенностями течений. Хотя ситуации были очень сильно упрощены, в большинстве случаев путем сочетания нескольких простых примеров можно получить по крайней мере приблизительное представление о том, что происходит на большинстве водных просторов, где имеются течения.
Все рассмотренные примеры справедливы независимо от того, вызвано ли течение приливными силами или стоком реки. Во всех этих примерах показаны направление и интенсивность потока воды, движущейся с постоянной скоростью. Но, прежде чем перейти к дальнейшему изложению, следует указать, что между приливными потоками и течением реки имеется существенная разница: скорость течения в бесприливной реке достаточно долго остается примерно неизменной (если не преобладают исключительные обстоятельства), а скорость и генеральное направление приливного потока все время изменяются. Поэтому при плавании в приливных водах надо учитывать измененные скорости и направления течения.
Приливы на земном шаре бывают разные и зависят от относительного влияния центробежной силы Земли, силы тяготения Солнца и Луны. Приливы бывают полусуточные, суточные и смешанные.
Полусуточные приливы. Как следует из названия, эти приливы наблюдаются дважды в сутки. Между приливами имеется довольно постоянный промежуток времени (примерно 12 часов), соседние полные воды тесно связаны с квадратурными и сизигийными колебаниями прилива в зависимости от фаз Луны. Полусуточные приливы наблюдаются на большей части восточного побережья Северной Америки и всем побережье Англии.
Суточные приливы. В некоторых местах бывает только одна заметная полная и малая вода в сутки, вторая полная и малая вода немного больше, чем высота прилива при смене вод. Объяснение этого явления выходит за рамки настоящей книги, отметим только, что оно связано со склонением Солнца и Луны. Суточные приливы наиболее часто наблюдаются в тропиках, например на Филиппинах.
Смешанные приливы. Наконец, имеются приливы, которые сочетают черты каждого из двух названных типов. Они имеют два приливных цикла в сутки, но между высотами последовательных полных или малых вод может быть большая разница. Тихоокеанское побережье Северной Америки и большая часть побережья Австралии подвержены влиянию смешанных приливов.
Наиболее распространенный вид приливов — полусуточный, поэтому я остановлюсь на нем; однако последующие выводы будут во многом применимы и для двух других типов прилива.
Примерно каждые 24 часа наблюдаются две полные и, соответственно, две малые воды. Временной интервал между последовательными полными водами составляет не 12 часов, а 12 часов 26 минут, поэтому полная вода в каждый последующий день наступает на 52 минуты позже, чем в предыдущий.
За полной водой, когда прилив наибольший, следует отлив, продолжающийся 6 часов. После отлива наступает малая вода, которая является наинизшей точкой приливного цикла. За малой водой следует прилив, который также продолжается около 6 часов; уровень постепенно повышается, и наконец снова наступает полная вода. В полную и малую воду уровни могут оставаться неизменными в течение различного времени, обычно постоянного для данного места. Это время известно как «стояние прилива».
Около времени стояния прилива, как в полную, так и в малую воду, приливное течение отсутствует. Это состояние называется сменой течений, или сменой вод.
Рассмотрим приливный цикл с момента полной воды. Когда наступает отлив, вначале вода уходит очень медленно, но постепенно течение набирает силу и примерно посредине между полной и малой водой достигает наибольшей скорости.
После достижения максимальной скорости поток постепенно замедляется и примерно во время стояния малой воды останавливается. Затем поток разворачивается и начинается прилив: течение идет в противоположном направлении, вначале медленно (как при отливе), с наибольшей скоростью — посредине между малой и полной водой и потом опять медленнее, пока не наступает положение покоя при полной воде. Схематически это явление изображено на рис. 10.
Достаточно точную оценку скорости потока на любой стадии приливного цикла можно получить по простой формуле 1: 2: 3: 2: 1, максимальной скорости и временному интервалу после последней смены течений. Полагая, что интервал между полной и малой водой составляет 6 часов (что не всегда имеет место), и принимая максимальную скорость потока в 3 узла (что для нашего примера самое простое), по нижеприведенной таблице можно достаточно точно предсказать скорость приливного (или отливного) течения. Разумеется, аналогичная таблица может быть применена и для приливного потока.
Эту же формулу можно использовать и для оценки скорости потока, когда интервал между полной и малой водой переменный или не составляет 6 часов. В этом случае время, для которого в таблице дана скорость, не соответствует интервалам в один час и будет больше или меньше.
Формулой 1: 2: 3: 2: 1 можно пользоваться независимо от величины максимальной скорости течения. Например, если прилив мчится с бешеной скоростью, достигающей 6 узлов (что крайне маловероятно), то нижняя строчка в таблице читается следующим образом: 0, 2, 4, 6, 4, 2, 0. Если максимальная скорость приливного течения умеренная и составляет, скажем, всего 3/4 узла, то нижняя строчка будет выглядеть так: 0, 1/4, 1/2, 3/4, 1/2, 1/4, 0.
Зная период, за который как прилив, так и отлив достигают максимальной скорости (которая, естественно, не будет одинаковой), легко составить таблицу скоростей потока для приливного цикла данного района.
Сама по себе таблица скоростей течений не дает какого-либо значительного преимущества. Однако очень важно знать, когда происходит смена прилива, когда вода убегает при отливе и когда наступает при приливе. Другими словами, нужно знать, движется вода или нет, а если движется, то каково генеральное направление этого движения. Путешествие будет нелегким, если заранее не позаботиться об информации о времени наступления полной и малой воды.
Яхтсмену следует помнить также, что чем больше скорость генерального приливного потока, тем четче различия в скорости приливных течений вдоль берега, над банками и у других характерных форм рельефа. Следовательно, характеристики этих течений (то есть скорость и направление) в середине отлива и в середине прилива более важны, чем в другие периоды приливного цикла, хотя и в этом случае о них не следует забывать.
Известно, что приливы вызываются силами притяжения Луны и Солнца. При полнолунии и новолунии-примерно каждые две недели — силы притяжения Солнца и Луны действуют вдоль одной и той же линии, в эти моменты наблюдаются наивысшие приливы. Примерно в первую и четвертую четверти Луны силы притяжения Солнца и Луны действуют под прямым углом друг к другу, в это время отмечаются наинизшие приливы. Большие приливы называются сизигийными, а малые — квадратурными.
Само собой разумеется, что в сизигию приливные течения быстрее, чем в квадратуру, так как движением охвачен больший объем воды. По этой причине в сизигию необходимо уделять больше внимания тактике плавания на течении.
То, что приливные течения образуются из-за разницы уровней воды при подъеме и падении прилива, — очевидный и всем известный факт. Однако не столь широко известно, что высота прилива в различных местах существенно колеблется. Если между двумя пунктами, расположенными достаточно близко друг от друга, имеются различия в уровне, то приливное течение вызывается потоком, стремящимся установить один и тот же уровень. Например, сизигийный подъем уровня у входа в устье составляет только 2, 5 метра, а в порту, находящемся всего в 50 милях, подъем может быть в два раза больше. Поэтому точное представление о местных условиях имеет огромнейшее значение.
Разница уровней вдоль побережья вызывает сильные приливные потоки, но многие из них настолько сложны, что до сих пор не получили объяснения, поэтому не пытайтесь изучить их самостоятельно, полагайтесь на данные, которые можно получить у специалистов.
Обычно направление приливного потока у берега изменяется немного раньше, чем в середине приливного устья реки.
Довольно часто на одном и том же участке приливное и отливное течения одновременно направлены в противоположные стороны, а между ними находится полоса спокойной воды. Этот случай схематически показан на рис. 11.
Обычно чем выше по реке, тем позже поворачивает прилив. Например, в устье прилив может повернуть на 10 минут раньше, чем в 5-б милях вверх по течению. Эта разница будет изменяться от места к месту и может составить час или более для пунктов, расположенных всего в 25–30 милях друг от друга.
В коротких эстуариях эти различия могут быть менее выражены, но важно помнить, что публикуемое время полных и малых вод обычно относится ко входу в гавань или реку. Если вы участвуете в соревнованиях, которые проводятся выше устья реки, надо учитывать, что изменение прилива наступит немного позже, чем указано в опубликованных таблицах приливов. Это также показано на рис. П.
Детальные приливные таблицы для большинства портов имеются у соответствующих представителей портовых властей. В Англии наиболее удобными и компактными приливными таблицами являются таблицы, в которых указаны время наступления и высоты полной воды в Дувре на каждый день года, и «Список постоянных прилива в Дувре». Приливные постоянные дают разность времени наступления полной воды в Дувре и некотором пункте. Разность времени необходимо добавить или вычесть, что показано стоящим перед временем знаком «плюс» (+) или «минус» (-). В таблицах всегда используется среднее время по Гринвичу, для перехода к британскому летнему времени надо добавить один час.[2]
Для примера определим состояние прилива в 11 часов 14 июня 1974 г., в момент начала соревнований в Лоустофте. Вначале посмотрим время полной воды в Дувре: 14. 39. Для перехода к британскому летнему времени добавим один час, имеем 15. 39. Теперь найдем постоянную для Лоустофта, она равна -1, 44; вычтем эту величину из времени полной воды в Дувре, получаем: 15. 39- 1. 44=13. 55, или 1 час 55 минут после полудня. Таким образом, в этот день полная вода наступит через 2 часа 55 минут после старта, назначенного на 11 часов; в момент старта скорость течения будет почти максимальной.
Иногда в таблицах даются высоты прилива в Дувре, это помогает представить, какой наступит прилив — сизигийный или квадратурный. Если в Дувре большие сизигийные приливы, то они, конечно, наблюдаются и вокруг всего побережья Британских островов, при этом приливные потоки будут быстрее, чем в квадратуру.
Дувр взят в качестве примера, но сказанное справедливо для всего Мирового океана. Американцы ведут отсчет от Нью-Йорка (Санди Хук), Сан-Франциско или одного из других портов. В Австралии берутся Сидней, порт Аделаида или какой-нибудь наиболее подходящий для этой цели пункт[3].
Поделиться книгой: