Океан

В океане наблюдаются приливы и отливы. Под действием притяжения Луны воды океана то отступают от берега, то устремляются к нему. Сила притяжения заставляет воду устремляться к тому участку океана, который находится ближе всего к Луне. А на противоположной стороне нашей планеты воду перемещаться заставляют центробежные силы, возникающие из-за вращения Земли вокруг собственной оси. Самые значительные приливы бывают, когда Солнце, Луна и Земля во время полнолуния находятся на одной линии: Солнце-Земля-Луна. Тогда сила притяжения складывается по одной линии из сил притяжения Луны и Солнца. Притяжение Луны создаёт подъём воды, который как волна бежит за ней вокруг нашей планеты. В открытом океане наблюдаются наибольшие приливы, создаваемые Луной высотой не больше 108 см, а Солнцем – 0.5 м. Зато у берегов в некоторых регионах Земли приливы бывают до 10 – 18 м. Они происходят на побережье Канады, Аргентины, Австралии и в Ирландском море.
Высокую приливную волну в устьях рек называют приливным бором. Когда океаническая волна врывается в широкое устье реки, она сначала останавливает, а потом поворачивает течение реки вспять. Затем волна добирается до её русла, и за счёт сужения высота волны увеличивается, а скорость из-за встречного речного потока уменьшается. Замедляется больше всего основание вала, а верхние слои воды сохраняют большую скорость, перегоняют основание, и вершина приливной волны опрокидывается, образуя пенящийся вал высотой несколько метров.
Сила высокого бора чудовищна – она разрушает берега реки и делает невозможным плавание судов. Бор в канадской реке Петикондиак, впадающей в залив Фанди, во время высоких приливов достигает высоты трёх метров и поднимается вверх по реке со скоростью 11 – 12 км/ч. Большую известность имел бор на китайской реке Цяньанцзан, впадающей в залив Ханчжоувань Восточно-Китайского моря. Его высота могла достигать 7 – 8 метров. Стена воды длиной два километра, несущаяся со скоростью 15 км/ч, представляла собой грандиозное зрелище. Ежегодно в течение многих столетий в дни осенних торжеств китайцы съезжались на берега реки, чтобы полюбоваться этим необычным явлением природы. С помощью дамб удалось положить конец приливным волнам. Грандиозный бор существует в Южной Америке на реке Амазонка. По высоте он достигает 5 – 6 метров и проходит по реке расстояние до 300 км. В нашей стране боры небольшой высоты наблюдаются на реках впадающих в Мезенский залив Белого моря.
Приливы могут создавать вблизи берегов приливные течения. Их направление меняется вместе со сменой приливов и отливов. В открытом океане приливы инициируют достаточно медленные течения – около 1 км/ч. Однако в проливах между островами скорость течения бывает большой. В проливах между Японскими, Филиппинскими и Алеутскими островами она может достигать 20 км/ч. Особенно впечатляет приливное течение в норвежском Скиерстад-фиорде. Его скорость превышает 30 км/ч. Когда по фиорду несётся бешеный поток воды, то стены домов на его берегу дрожат и, даже находясь в помещении, трудно перекричать шум сумасшедшего потока.
Свободная поверхность жидкости, находящейся в равновесии в поле силы тяжести, является плоской. Если под влиянием какого-либо внешнего воздействия поверхность жидкости в каком-либо месте выводится из её равновесного положения, то в жидкости возникает движение. Это движение будет распространяться вдоль всей поверхности жидкости в виде волн, называемых гравитационными, поскольку они обуславливаются действием поля тяжести. Гравитационные волны происходят в основном на поверхности жидкости, захватывая внутренние её слои тем меньше, чем глубже эти слои расположены. Волны, длина которых велика по сравнению с глубиной жидкости, называют длинными.
Морская вода коварная стихия. Мало того, что спокойный до того океан в считанные минуты способен вздыбиться волнами, подняться невесть откуда налетевшими волнами, поднятыми невесть откуда налетевшим ветром, но даже когда его поверхность кажется гладкой, как оконное стекло, в действительности по ней катятся невидимые неискушённому наблюдателю волны. Об их наличии можно догадаться, приглядевшись к судам, идущим где-то у горизонта. Они то отчётливо видны, то вдруг исчезают, будто куда-то провалились. Огромные волны прибоя, которые грохочут и пенятся у кромки воды при полном безветрии и совершенно спокойном море – ещё одно свидетельство наличия длинных волн.
Как только море после пронёсшегося шторма начинает успокаиваться, волны, поднятые ветром, становятся ниже, но длиннее. На них не возникают гребни, и они превращаются в зыбь, которую называют мёртвой зыбью. Длина волн зыби бывает от нескольких сотен метров до километра. Они стремительно бегут по поверхности океана со скоростью до 40 км/ч, а скорость самых длинных волн может достигать 180 км/ч. У берегов, оказавшись на мелководье, волны зыби становятся короче и выше и обрушиваются на берег со страшной силой. Так как в океане всегда происходят штормы, то на периферии возникают волны зыби, поэтому у берегов многих океанических островов прибой никогда не утихает.
Если скорость ветра мала, то на поверхности моря не возникают волны, так как для того, чтобы пошла волна, ветру необходимо преодолеть силы поверхностного натяжения воды. Когда скорость ветра достигает некоторого порогового значения, возникает волна. Чем больше длина волны – расстояние между её соседними гребнями, тем быстрее распространяются такие волны и тем на большую глубину проникает волнение воды. Когда ветер усиливается и ударяет в обращённый к нему склон волны, он заставляет её сначала быстро, а затем медленно расти. При этом скорость продолжает расти. На гребнях волн появляется белая пена, и ветер срывает с них острые гребни. Самые высокие волны образуются лишь тогда, когда ветер начнёт стихать, так как в это время он не срывает их гребни.
Так как обычно ветер дует в разные стороны, то возникают волны, бегущие в разные направления, сталкиваясь, они взаимодействуют друг с другом, приводя к росту или уменьшению их высоты и крутизны. Высота обычных волн не превышает 4 – 4.5 метра, но иногда наблюдаются волны чудовищной высоты. Как-то в Тихом океане наблюдались волны высотой 18 метров.
Высокие волны приносят много разрушений, так как их сила огромна. Волны прибоя способны забросить на прибрежные скалы камни чудовищной величины, большие суда и играючи разрушить железобетонные сооружения. Вдали от берега они менее опасны, но всё же топят корабли. За всю историю суда гибли от волн, возникающих во время штормов и бурь, чаще, чем от других причин вместе взятых.
При распространении волны по поверхности воды не происходит перенос её массы, а происходит лишь передача формы волны. Предметы, плавающие в толще воды, не перемещаются вместе с волной, а лишь движутся вверх и вниз. Это значит, что вода не перемещается, а меняется форма морской поверхности, выгибаясь волной то вверх, то вниз.
Скорость, высота и приобретаемая волнами мощность зависят от силы ветра, расстояния, на котором происходит разгон волн, и глубины моря под волной. Как только волны докатываются до мелководий, они меняют форму. Если глубина моря становится равной длине волны, она начинает «чувствовать» дно и растёт, а её длина сокращается. На более мелком месте, равном высоте волн, на их гребнях возникают буруны, и волны разрушаются. В этом случае между районами бурунов и берегом возникает полоса довольно гладкой поверхности. Вода разбившейся волны бежит по ней в виде гребня, увлекая её за собой. Здесь вода действительно перемещается, причём вся её толща. Такие волны называют волнами перемещения.
В мелководных районах буруны возникают в одном-двух километрах от берега. Если там мёртвая зыбь достаточно сильна, крупные волны перемещения пробегают расстояния от места образования бурунов до берега со скоростью 15 – 20 км/ч. Толпы туристы отправляются на Гаити и на побережье Гавайских островов, чтобы покататься на гребне волн. Если попасть на гребень такой волны на широкой доске или лёгкой лодочке, волна подхватит их и с большой скоростью понесёт к берегу.
Большие беды приносит людям так называемые одиночные волны. Достигая мелководий, они превращаются в волны перемещения и обрушивают на берег огромные массы воды, сметая прибрежные посёлки, разрушая и губя всё, что может оказаться на их пути. Вот некоторые примеры их разрушительного воздействия. В 1900 году такая волна накрыла побережье американского штата Техас и унесла из города Галвестон 6000 горожан. В 1932 году мощная волна погубила половину населения города Санта-Крус-дель-Сур. В 1953 году во время урагана одиночные волны обрушились на южные берега Северного моря и в Голландии прорвали плотины, утопив 1500 человек и смыв плодородные земли.
Чаще всего причиной одиночных волн являются извержения вулканов и подводные землетрясения. Самым грандиозным было, по-видимому, извержение вулкана на острове Кракатас, находящемся в Зондском проливе между островами Явой и Суматрой. 27 августа 1883 года во время извержения вулкана произошёл взрыв, расколовший остров на части. Грохот был слышен за тысячи километров. Образованная взрывом 30 метровая волна погубила 36 тысяч жителей окрестных островов.
Вызванные подводными извержениями вулканов и землетрясениями, одиночные волны вызывают цунами. Коварство одиночных волн состоит в том, что в открытом океане они ничтожны по высоте (не выше 30 – 60 см), но, докатившись до мелководья, они стремительно растут, достигая 20 – 30 метров. Порой бывает, что за одной волной следует несколько других волн.
Землетрясение 1 апреля 1946 года породило огромные волны к югу от острова Унимак Алеутской цепи островов, которые смыли двухэтажный маяк на вершине 30-метровой скалы. Тогда человеческих жертв не было. От этих островов волны длиной 185 км понеслись в направлении Гавайских островов со скоростью свыше 800 км/ч и примерно через 4 часа обрушились на остров Хило в Гавайском архипелаге, достигнув 17 метров высоты и разрушив в считанные минуты портовые сооружения и дома. При этом погибло 173 человека.
Для предотвращения жертв была создана служба предупреждения о надвигающейся опасности. Дело в том, что при землетрясении возникает звуковая волна, которая распространяется в горных породах дна. Её можно зарегистрировать с помощью сейсмографа, предназначенного для улавливания землетрясения. Труднее определить направление движения волны. Для этого в разных частях океанов были установлены регистрирующие приборы.