ЭТЮД 10-1. Морские волны

Из книги  "Этюды о воде".Для всех, кто интересуется морем.Вся книга с иллюстрациями
http://samlib.ru/editors/j/jurowskij_jurij_georgiewich/


                Море завораживает, море убивает, волнует, пугает, а ещё смешит.
                Алессандро Барикко.

                У моря тоже есть свои мигрени.
                Виктор Гюго

        Так же, как и огонь, зрелище морских волн завораживает. Даже в полный штиль, поверхность моря колеблется. Вода то набегает на берег, то отступает. Кто первый начал измерения волн, доподлинно не известно. Считается, что первые инструментальные наблюдения волн Средиземного моря сделал в 1725 году итальянский ученый Луиджи Марсильи. На рубеже XVIII и XIX веков регулярные наблюдения за морскими волнами и их измерения проводились во время дальних плаваний по Мировому океану всеми великими мореплавателями, в том числе русскими капитанами И. Крузенштерном, О. Коцебу и В. Головиным. Данные измерений заносились в судовой журнал. В наши дни волны изучаются с берега, судов и даже из космоса, с помощью сложных и очень точных приборов, действующих автоматически и выдающих информацию в виде столбцов готовых цифровых данных. Основными параметрами неизменно являются: высота, длина и период.

        Со временем появилось много классификаций морских волн по различным признакам. Например, для внешнего шельфа океанологи выделяют шесть типов волн: ветровые, зыби, барические, цунами, краевые и внутренние. Кроме того в океанах и морях выделяются волны приливные, стоячие, одиночные и другие. Для того, что бы рассказать о всех видах, потребуется целая книга. Поэтому мы остановимся только на некоторых видах волн.

        ВЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ. Само их название говорит, о том, причиной их возникновения является ветер. При сильных штормах, даже во внутренних морях высота их может быть очень большой. Так для северо-восточного района Черного моря расчетная высота hmax = 11,4м один раз в сезон, 14,4м один раз в 30 лет, 15м один раз в 110 лет.

        Кинетическая энергия штормовых волн атакующих берег огромна. Об этом можно судить по тем разрушениям гидротехнических сооружений, которые они совершают. Одно из таких событий, произошедшего в 1872 году в Шотландии очень красочно описано в книге Т. Стивенса «Строительство портов». Приведем его с некоторыми сокращениями:

        «Головная часть мола состояла из трех рядов каменной кладки на цементном растворе, основание которой было выполнено из массивов  от 80 до 100 тонн. Надводная часть его представляла собой монолит из бутовой кладки на растворе общим весом свыше 800 тонн. Для большей прочности вся эта конструкция была прошита металлическими стержнями (арматура).

        Трудно было себе представить, чтобы это массивное сооружение не выдержало натиска волн, но местный береговой инженер Макдональд своими глазами наблюдал эту страшную картину с ближайшего берегового обрыва. Под непрерывными ударами волн головная часть мола начала постепенно поворачиваться, затем откололась от основной части мола и сдвинулась вдоль него в сторону берега.

         После шторма водолазы установили, что 800 тонный монолит, который смыло с верхней части мола на глазах Макдональда, увлек за собой всю нижнюю каменную кладку, прикрепленную к монолиту арматурой. И вся эта громада весом не менее 1350 тонн была сдвинута с места целиком, как бы одним махом, и прибита волнами к внутренней стороне мола». Далее сообщается, о том, что мол был отстроен заново. На это раз, была сооружена еще более тяжелая монолитная конструкция весом в 2600 тонн.  Однако пять лет спустя, во время очередного шторма, новой конструкции тоже пришел конец. У нас нет сведений, относительно того, остался ли Макдональд на своей прежней службе и предпринял ли он третью попытку строительства мола (комментарий В. Баскома из книги "Волны  и пляжи").

        Набегая на широкий пляж, штормовые волны постепенно гасят свою энергию. Но если ширину пляжа ограничить каким-нибудь гидротехническим сооружением, то пляж практически обречен. Отражаясь от препятствия, волны усиливают обратный волноприбойный поток, уносящий пляжевый материал в море на большую глубину. На укороченном пляже, волны с еще большей силой штурмуют препятствие. В конце 60 годов прошлого века такую ошибку совершили строители при расширении набережной в поселке Пицунда (Абхазия). Море, как известно, ошибок не прощает. В январе 1969 года в восточной части Черного моря разыгрался сильный шторм. По словам очевидца событий все выглядело так (В. Меньшиков, В. Пешков «Берег Пицунды. Факты и гипотезы»  М., 1980):

        «Шестого января был понедельник. Рабочий день только начался, когда в дирекцию позвонил администратор пансионата «Бзыбь». Встревоженным голосом он сообщил, что на море сильный шторм. Волны размыли почти весь пляж перед корпусом и уже заливают набережную. Это казалось невероятным. С самого утра ярко светило солнце. Было безветренно. Однако, поспешив на берег, мы увидели поистине впечатляющее зрелище. Волны были уже настолько огромными, что стоя на набережной мы не видели горизонта. Их высота казалась нам не меньше 10 метров (по данным метеостанции – около шести). У самого берега они вздымались сплошной стеной и буквально прыгали на пляж. И он таял на глазах.

       Мощные потоки ударялись в волноотбойную стенку (вот главная ошибка строителей) набережной и давали громадные всплески. Вода вкатывалась на набережную и затопила рощу (имеется ввиду уникальная сосновая роща, род деревьев которой сохранился с третичного периода). В один из таких моментов с грохотом вылетели витражи курзала и соседнего с ним пансионата «Бзыбь». Волны прокатывались по холлу, круша все на своем пути.

        Такая же участь постигла столовую, затем пансионаты «Амра», «Колхети» и «Золотое руно». Нетронутым остались лишь три корпуса, удаленные от берега на 100 метров. Но это было только начало. К полудню задул свежий ветер. В ночь на седьмое января он достиг ураганной силы, а волны раскачал до 8 метров».

        Читателю надо пояснить, что весь комплекс пансионатов принадлежал «Интуристу», этакому «государству в государстве». Круглогодично функционирующий курорт в Пицунде был жемчужиной в ее короне. Организации приносившей доход в иностранной валюте. Поэтому, для спасения курорта были приняты беспрецедентные меры. Как только шторм немного ослабел, из ближайшего домостроительного комбината десятки самосвалов повезли на берег бетонные блоки, лестничные марши и целые строительные конструкции. Все это, как своего рода дань морю, сбрасывалось в волноприбойную зону. Но, мало чем помогало. Иностранцев пришлось срочно эвакуировать, заплатив им солидную неустойку.

          Январский шторм 1969 длился удивительно долго для этих мест – 120 часов. Местные власти еще не успели прийти в себя, как 17 февраля грянул следующий шторм. Он был слабее предыдущего, но берег лишенный пляжа не смог защитить курорт. Волны полностью разгромили набережную, ее массивные плиты разбросало по роще, а часть утащило на глубину. Серьезно пострадали коммуникации.

         Через год, когда автор посетил Пицунду, очевидцы рассказывали, что в одну из фаз шторма волны образовали так называемый ныряющий бурун. Это явление, когда волна, подходя к берегу, заворачивается в рулон. Воздух, зажатый в рулоне, вначале сжимается, а потом как бы взрывается. При этом галька (пляж в Пицунде галечный) выбивала оконные стекла вплоть до четвертого этажа в зданиях пансионатов. Насколько это достоверно, трудно судить, но похоже на правду.

        В известной мере страдают от разрушительных волн и берега Крыма. Так, шторм случившийся 7 -8 февраля 2012 года вызвал разрушения на южном берегу. Штормовые волны, не смотря на берегозащитные сооружения, сильно повредили набережные Алушты, Гурзуфа и Ялты. Убытки составили более 150 млн рублей.
 
        У ветровых волн есть еще одна удивительная особенность – акустическая. При обтекании волновой поверхности потоками воздуха возникают инфразвуки, которые академик В. Шулейкин назвал «голосом моря». Инфразвуки, зарождаясь над волнами в результате срыва вихрей с гребней волн, распространяются в воздухе со скоростью звука, то есть быстрее волн. Из-за низкой частоты «голос моря» слабо поглощается атмосферой и на большом расстоянии может быть уловлен специальными приборами. Эти  звуковые сигналы служат предупреждением о приближающемся шторме

       ВОЛНЫ УБИЙЦЫ. (Блуждающие волны, волны-монстры, белая волна, англ. rogue wave - волна-разбойник, freak wave - аномальная волна) - гигантские одиночные волны, возникающие в океане, высотой 20-30 (а иногда и больше) метров, обладающие нехарактерным для морских волн поведением. "Волны-убийцы" представляют самую непосредственную опасность для судов и морских сооружений: конструкции судна, встретившегося с такой волной, могут не выдержать громадного давления обрушившейся на него воды (до 980 кПа, 9,7 атм.).

             В литературе описаны следующие случаи Утром 7 февраля 1933 года на корабль ВМС США "Рамапо", который следовал из Манилы в Сан-Диего, обрушилась волна высотой 34 метра. В апреле 1966 года в средней Атлантике итальянский трансатлантический лайнер Michelangelo подвергся удару белой волны, двух пассажиров смыло в море, 50 ранено. Корабль получил серьёзные повреждения носовой части и одного из бортов. В сентябре 1995 года британский трансатлантический лайнер "Королева Элизабет 2" в Северной Атлантике во время урагана Луиса попытался "оседлать" 29-метровую волну, появившуюся прямо по курсу.
   Существует несколько гипотез о причинах вызывающих появление экстремальных волн. Считается, что наиболее достоверное объяснение их возникновения должно основываться на внутренних механизмах нелинейных поверхностных волн без привлечения внешних факторов.
   Вся информация о волнах-убийцах взята без искажений из разных источниеов. Достоверность ее нами не проверялась. Хотя, на "газетную утку" это не похоже - слишком много очевидцев. Настораживает нас то, что нет четкого научного объяснения этому природному явлению. И то, что до недавнего времени, максимальной, теоретически возможной в открытом океане считалась высота в 21,4 метра.

                ЦУНАМИ. В переводе с японского цунами - большая волна в заливе (гавани). В действительности, это особый вид волн, возникающий при землетрясениях на дне океана или моря. Термин "прижился", как прижилось и название кенгуру. Первые европейцы, увидев необычного прыгающего зверя, спросили у аборигенов, как он называется, А те ответили - кенгуру, что на их языке означало "не понимаю".

              Цунами возникают в результате резкого изменения отметок поверхности морского дна при сейсмических событиях. Энергетический импульс вызывает появление в толще воды гравитационных волн. От эпицентра землетрясения эти волны распространяются радиально, как круги от брошенного в воду камня. Причем, не только по поверхности, а и по всей толще воды. В этом главная особенность волн цунами. Их длина зависит от площади эпицентральной области и может намного превышать сто километров. Скорость распространения таких волн может достигать 200 км/час. На поверхности моря ее высота незначительна, чаще всего от полуметра до первых метров. Так что корабли на глубокой воде просто не замечают её. Однако, подходя с огромной скоростью к берегу, волна начинает притормаживаться на мелководьях, высота ее растет и тут глубоководная волна превращается разъяренное чудовище.

             Первое цунами, о котором мы достоверно знаем, произошло в Эгейском море около 1400 года до н.э. Оно было вызвано взрывным извержением вулкана Санторин, сопровождавшимся землетрясением. От самого острова Тира, на котором был вулкан, практически ничего не осталось. Одновременно погибла и вся островная минойская цивилизация. Европейцам памятно и землетрясение 1 ноября 1755 года, разрушившее Лиссабон со многими менее крупными городами Португалии. На уже разрушенные города обрушилась и волна цунами. В результате число жертв Лиссабонского кошмара оценивается от 70 до 100 тысяч человек.

        В России памятно цунами 5.11.1952 года. Тогда волны высотой до 18 метров разрушили ряд поселков на побережье Камчатки и Курильских островов. Полностью был разрушен город Северо-Курильск. Данные о жертвах были засекречены. По неофициальным сведениям, погибло более четырех тысяч человек.

            В начале XXI века уже два катастрофических цунами потрясли мир. Одно из них случилось в Индийском океане 26 декабря 2004 года. Сейсмологи зафиксировали толчки огромной силы, с максимальной магнитудой 9,1 - 9,3. Расходящиеся во все стороны волны цунами атаковали практически все побережье этого океана от Африки и Мадагаскара до Индокитая и Индонезии. В списке пострадавших значатся 18 стран. В южном полушарии, в декабре - жаркое лето. Разгар курортного сезона. Пляжи были полны ничего не подозревавшими отдыхающими. Службы предупреждения цунами, в отличие от Тихого океана, в Индийском нет. Даже увидев гигантскую волну, люди не торопились убегать. В результате число жертв, приближенно оценивается в 300 тысяч человек. Точно сосчитать погибших невозможно.
   
   Такие волны сметают на своем пути все: набережные, здания, вместе с людьми, оставляя после себя хаос. Стоящие на якоре суда, независимо от их размеров топит или выносит на берег.

             Другая катастрофа произошла 11 марта 2011 года в Японии. Эта чудовищная катастрофа 2011 года получила широкую известность главным образом потому, что цунами вывело из строя АЭС Фукусима. Запахло вторым Чернобылем. Поскольку радиоактивные воды попали в океан, сильно забеспокоились все соседние страны. Все остальное было в порядке вещей. По официальным данным правительства Японии, число погибших составило 15870 человек, пропавших без вести 2846. Колоссальные разрушения и убытки, оцениваемые от 198 до 309 млрд. долларов.

           В любой другой стране жертв могло быть и больше. Япония за многие столетия накопила огромный опыт избегать атак цунами. На максимальных заплесках они устанавливают столбики, означающие, что селиться, строить предприятия ниже этой отметки опасно. В Японии создана лучшая в мире служба предупреждения цунами. Отменно налажена спасательная служба. К тому же японцы очень законопослушный народ и с удивительным менталитетом. Как доказательство: в разрушенных городках и поселках не зафиксировано ни одного случая мародерства. Но вот с аварией на АЭС Фукусима не все понятно.

          Специалисты (сейсмологи, тектонисты, океанологи) недоумевают, почему в Японии все АЭС расположены на восточных побережьях островов, где угроза цунами наиболее высока? Ведь каждая площадка под строительство выбирается лишь после тщательного анализа всех опасных природных явлений.
Хотя с технической толчки зрения тоже был сбой. После сейсмических толчков 11 энергоблоков из 53 действующих в Японии автоматически отключились, а на Фукусме этого не произошло, хотя эта АЭС ближе всего расположена к эпицентру землетрясения.

            Сейсмические волны в земной коре распространяются намного быстрее, чем волны цунами. Следовательно, к подходу цунами реакторы Фукусимы были бы отключены в первую очередь. Далее, высота волн цунами в разных префектурах на побережье была различной примерно от 3 до 7 метров. Максимальная наблюдалась в другой префектуре - Мияги. Защита АЭС должна выдержать среднюю волну, хотя бы до 10 метров высотой. Но, увы, такого не случилось. И это в Японии, где на побережьях островов вдоль дорог висят плакаты: "Путник, помни о землетрясении; услышав землетрясение, помни о цунами; увидев цунами, беги в гору". Высота волн цунами может достигать 30 - 40 метров. А в 1971 году в той же Японии, у островов Рюкю, высота была фантастической - 85 метров.

            Но и такая волна не предел. Самый большой заплеск волны на берег был зафиксирован на Аляске. Событие произошло 9.июня.1958 года. При сильном землетрясении (магнитуда 8,3) с горы Фейруэзер (высота 914 м над уровнем моря) в залив Гилберта сошел огромный оползень, с массой горных пород в 30,6 млн. тонн. Сорвавшиеся с крутого горного склона породы, как поршнем вытолкнули из залива воду. Образовавшаяся волна, захлестнула гористые берега залива на высоту 524 метра! При этом погибло всего два рыбака и затонуло несколько лодок, так как местность была практически не заселенная. Это самое сильное цунами, которое знало человечество. Ученые назвали его "мегацунами" и были вынуждены пересмотреть причины их возникновения, добавив к ним оползни.

                В заключение надо сказать, что в этом этюде приведена лишь ничтожная часть сведений о морских волнах. Отдельного рассмотрения, безусловно, заслуживает тема о морских волнах в изобразительном искусстве: живописи и графике. В этом вопросе есть много интересного. Например, практически все видели хотя бы одну картину великого мариниста Айвазовского. Его полотно "Девятый вал", растиражированное в печати в миллионах экземплярах, стало хрестоматийным. Но мало, кто знает, что Айвазовский никогда не писал море с натуры. Все его знаменитые "марины" созданы в мастерской, в которой даже окна не выходили на море. На одной из них, по мнению автора уникальной, изображены только морские волны. Волны и ничего более.

              Другой пример, знаменитый японский художник Хокусай в графическом цикле "Сто видов Фудзи" нарисовал обожествляемый японцами вулкан на фоне штормового моря. Художественное достоинство гравюры оценили не только искусствоведы и знатоки графики, но и ученые физики. По их словам более достоверной и наглядной картины волнового поля они не видели.
 


Рецензии
Когда-то слушал аудиокнигу "Подводная лодка" - "U-Boot" Бурхардта, и там рассказывается о громадных волнах северной Атлантики. До 70 метров. И не волна убийца, а многодневный шторм. Озадачен был и позже на ютубе задавал поиск "шторм". А показаны были шторма под "полет Валькирии" Вагнера, но волнушки были так себе....
Спасибо, Юрий Георгиевич!
Здоровья!

Юрий Игнатюгин   22.10.2018 22:18     Заявить о нарушении
Параметры ветровых волн (в том числе высота) различной обеспеченности надежно рассчитываются. Для этого у океанологов существует ряд методик. Для северной Атлантики не я не рассчитывал ( не было нужды), но высота в 70 метров явно завышена раза в два.
Некоторые романисты сознательно это делают для воздействия на читателей. Похожие ужасы описывает Алистер Маклин в романе Улисс. Сам по себе роман замечательный (очерк "Два романа"), но многое в нем чистая фантастика. Впрочем, на то он и роман, в котором без выдумки не обойтись. Если не читали Маклина - полюбопытствуйте.
С дружеским приветом

Юрий Юровский   22.10.2018 22:42   Заявить о нарушении
Пошел искать Маклина! Спасибо за наводку. А Вам, дорогой Юрий Георгиевич, посоветую, если не смотрели фильм по книге Бурхардта, полюбопытствовать. Он снят в пятидесятые и считается лучшим фильмом о подводниках. Звуки и другие способы отображения применяются канонически в поздних и до наших дней фильмах. Я смотрел даже спектакль.

Юрий Игнатюгин   22.10.2018 22:48   Заявить о нарушении
На это произведение написаны 4 рецензии, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.