Внутренние волны - что это такое, как образуются и насколько они опасны?
Немного об этом
Во второй половине прошлого столетия весь мир облетела весть о таинственной гибели новейшей американской атомной подводной лодки «Трешер». Высказывались различные предположения о причинах катастрофы, однако истинную картину восстановить так и не удалось. Не исключено, что не последнюю роль в этой катастрофе сыграли внутренние волны.
Что же это за волны? Какое значение имеет их исследование? Внутренние волны возникают в так называемых устойчиво-стратифицированных жидкостях, т. е. в жидкостях, в которых плотность увеличивается с глубиной.
В отличие от обычных, поверхностных волн, высота внутренних волн достигает максимальных значений в толще жидкости, в то время как па поверхности они практически незаметны. Представим себе, что под действием какой-либо силы частица жидкости сместится вниз, в более плотные слои. После прекращения действия этой силы частица начнет всплывать, выталкиваемая архимедовыми силами плавучести.
Пройдя по инерции положение равновесия и оказываясь в верхних более легких слоях, частица снова начнет тонуть. Возникшие таким образом колебания слоев жидкости и есть внутренние волны. Поскольку в океанах и морях плотность воды с глубиной растет, то внутренние волны, по-видимому, такое же широко распространенное явление, как и поверхностные.
Но если последние не могут остаться незамеченными (любуясь штормовым прибоем или испытывая морскую болезнь, трудно усомниться в их существовании), то внутренние волны скрыты от нас толщей вод. Между тем масштабы внутренних волн поразительны.
Если высоты океанских штормовых волн редко превышают 10 м, а приливные колебания уровня моря в открытом океане вряд ли бывают больше 1-2 м, то высоты внутренних волн могут измеряться десятками и даже сотнями метров. И все-таки на поверхности моря внутренние волны настолько мало проявляются, что заметить их практически невозможно.
Поэтому даже зеркальная морская поверхность в штилевую погоду не говорит ничего о полном спокойствии моря — в его глубинах в это время могут разыгрываться настоящие штормы. Трудности обнаружения и измерения внутренних волн обусловливают их относительно слабую изученность.
Это особенно относится к открытым сравнительно недавно короткопериодным внутренним волнам, период которых измеряется десятками минут и даже минутами в отличие от известных ранее приливных внутренних волн с полусуточными и суточными периодами.
Именно короткопериодными внутренними волнами, скорее всего являющимися собственными колебаниями слоев устойчиво-стратифицированной жидкости, по-видимому, объясняются наиболее резкие изменения температуры, солености, плотности воды и других океанографических характеристик, которые часто наблюдаются в морях и океанах.
Изучение внутренних волн имеет важное теоретическое и практическое значение. В частности, внутренние волны приводят к вертикальным движениям слоев воды, в которых плотность и температура наиболее резко меняются с глубиной. Знать положение этих слоев скачка нужно рыбакам и подводникам.
Дело в том, что косяки рыб очень часто держатся возле слоев скачка, а для подводных лодок слой скачка плотности может служить своеобразным «жидким грунтом», на котором лодка может лежать без движения, как на дне. Внезапное и резкое заглубление такого «жидкого грунта», связанное с интенсивными внутренними волнами, может явиться причиной гибели подводной лодки.
Например, в Гибралтарском проливе наблюдались чрезвычайно резкие изменения глубины положения слоя скачка плотности из-за сильно развитых короткопериодных внутренних волн, имеющих в ряде случаев высоту 80 м, а длину 600— 1000 м и период 10 минут.
Уже говорилось о том, что внутренние волны обычно не проявляются на поверхности моря. Однако об их существовании можно судить по некоторым косвенным признакам. Сильная горизонтальная изменчивость движений воды в короткопериодных внутренних волнах иногда может помочь нам наблюдать простым глазом такие трудно измеряемые элементы внутренних волн, как длина, направление и скорость.
Дело в том, что орбитальное движение частиц во внутренних волнах приводит к тому, что в поверхностном слое воды сразу за гребнем волны следует область схождения и опускания частиц жидкости (так называемая конвергенция). Перед гребнем, наоборот, находится область расхождения и поднятия частиц (дивергенция).
Если поверхность моря более или менее спокойна и на ней имеются скопления микроорганизмов, масляные пленки и т. п., то все эти скопления увлекаются водой и собираются в областях схождения частиц жидкости, т. е. вытягиваются вдоль конвергенций, как бы вырисовывая структуру внутренних волн. При удачном освещении эти скопления хорошо заметны на поверхности моря в виде относительно светлых полос. #МоряОзераРеки
Группа «Романтики Моря и Неба»
Внутренние волны - что это такое, как образуются и насколько они опасны?
Немного об этом
Что же это за волны? Какое значение имеет их исследование? Внутренние волны возникают в так называемых устойчиво-стратифицированных жидкостях, т. е. в жидкостях, в которых плотность увеличивается с глубиной.
В отличие от обычных, поверхностных волн, высота внутренних волн достигает максимальных значений в толще жидкости, в то время как па поверхности они практически незаметны. Представим себе, что под действием какой-либо силы частица жидкости сместится вниз, в более плотные слои. После прекращения действия этой силы частица начнет всплывать, выталкиваемая архимедовыми силами плавучести.
Но если последние не могут остаться незамеченными (любуясь штормовым прибоем или испытывая морскую болезнь, трудно усомниться в их существовании), то внутренние волны скрыты от нас толщей вод. Между тем масштабы внутренних волн поразительны.
Если высоты океанских штормовых волн редко превышают 10 м, а приливные колебания уровня моря в открытом океане вряд ли бывают больше 1-2 м, то высоты внутренних волн могут измеряться десятками и даже сотнями метров. И все-таки на поверхности моря внутренние волны настолько мало проявляются, что заметить их практически невозможно.
Это особенно относится к открытым сравнительно недавно короткопериодным внутренним волнам, период которых измеряется десятками минут и даже минутами в отличие от известных ранее приливных внутренних волн с полусуточными и суточными периодами.
Именно короткопериодными внутренними волнами, скорее всего являющимися собственными колебаниями слоев устойчиво-стратифицированной жидкости, по-видимому, объясняются наиболее резкие изменения температуры, солености, плотности воды и других океанографических характеристик, которые часто наблюдаются в морях и океанах.
Дело в том, что косяки рыб очень часто держатся возле слоев скачка, а для подводных лодок слой скачка плотности может служить своеобразным «жидким грунтом», на котором лодка может лежать без движения, как на дне. Внезапное и резкое заглубление такого «жидкого грунта», связанное с интенсивными внутренними волнами, может явиться причиной гибели подводной лодки.
Например, в Гибралтарском проливе наблюдались чрезвычайно резкие изменения глубины положения слоя скачка плотности из-за сильно развитых короткопериодных внутренних волн, имеющих в ряде случаев высоту 80 м, а длину 600— 1000 м и период 10 минут.
Дело в том, что орбитальное движение частиц во внутренних волнах приводит к тому, что в поверхностном слое воды сразу за гребнем волны следует область схождения и опускания частиц жидкости (так называемая конвергенция). Перед гребнем, наоборот, находится область расхождения и поднятия частиц (дивергенция).
Если поверхность моря более или менее спокойна и на ней имеются скопления микроорганизмов, масляные пленки и т. п., то все эти скопления увлекаются водой и собираются в областях схождения частиц жидкости, т. е. вытягиваются вдоль конвергенций, как бы вырисовывая структуру внутренних волн. При удачном освещении эти скопления хорошо заметны на поверхности моря в виде относительно светлых полос.
#МоряОзераРеки