Жизнь моря
* * *Удивительные явления можно видеть на берегу моря! Обычно дважды, реже — раз в сутки, море то уходит от берегов, то приходит к нему. Придя в разное время суток в порт Мурманск, несведущий в морских явлениях человек не поверит своим глазам. Вот стоит траулер. На его палубу он взошел шесть часов назад прямо с пристани, а сейчас траулер как бы провалился, над причалом торчит только часть мачт. Обнажились и стойки причала и даже часть дна у берега. Чтобы попасть на палубу, надо спускаться по трапу. Все объясняется очень просто. Первый раз человек пришел в прилив, второй раз — в отлив.
Во время отлива на десятки метров обнажается большая полоса дна моря у берега. Там, где несколько часов перед этим плескались волны, теперь бродят птицы, разыскивая червей, рачков или рыбок, оставшихся в небольших ямках, наполненных водой, или закопавшихся под камни или в песок.
Берег моря в прилив.
В открытом океане приливы незаметны. Разность уровня полной и малой воды у острова Св. Елены, находящегося далеко в океане, меньше одного метра. Зато в прибрежной области материков высота прилива измеряется метрами. Особенно велики приливы в суживающихся местах. На Мурмане амплитуда приливов — 4,5 метра, у входа в Горло Белого моря — 5,5 метра, в Мезени — 12 метров. Почти такие же приливы можно наблюдать в Пенжинской губе в Охотском море. Наибольшая разность наблюдается в заливе Фанди в Северной Америке: 16–18 метров.
Берег моря в отлив.
Совершенно очевидно, что приливы и отливы имеют огромное значение для мореплавателей. Не зная, когда начнется отлив, корабль, стоящий в какой-либо гавани невдалеке от берега, легко может оказаться на мели, если во-время не снимется с якоря.
Величина и характер приливов в разных местах и в разное время различны. Обычно приливы бывают полусуточными, то-есть за 12 часов совершается прилив и отлив воды. Но в некоторых местах бывают суточные приливы, когда изменение уровня происходит всего один раз в сутки.
Приливы и отливы образуют течения. В узких местах приливо-отливное течение достигает огромной скорости; в Горле Белого моря в некоторых местах скорость приливо-отливного течения равна 15 километрам в час. Еще большие скорости приливных течений наблюдаются между островом Ванкувер и Британской Колумбией — около 20 километров в час.
В некоторых местах приливо-отливные течения образуют даже водовороты. Известные по «Одиссее» чудовища Сцилла и Харибда, обитавшие в Мессинском проливе и по древнему преданию топившие через определенные промежутки времени корабли, на самом деле были просто сменой быстрых приливо-отливных течений. В узком месте пролива они создавали сильные круговороты и препятствовали плаванию несовершенных кораблей древней Греции. Что ж удивительного, что «пройти между Сциллой и Харибдой» стало поговоркой, означающей преодоление больших трудностей.
Приливные явления сказываются и в дельтовых пространствах рек. В Амазонке прохождение прилива отмечалось на расстоянии 1400 километров от океана.
По своей природе приливные колебания уровня относятся к волнам. Но эти волны «невидимы» благодаря своей огромной длине. Длина приливной волны в северных полярных морях равна почти 2 тысячам километров. Следовательно, длина волны более ее высоты в 100 с лишним тысяч раз. Заметим, что при обычных волнах отношение высоты к длине обычно составляет от 1 : 10 до 1 : 20.
Скорость приливной волны тоже очень велика — 160 километров в час. Беда, если, увлекшись сборами коллекций на обнажившемся в отлив дне, вы отойдете далеко от берега и забудете о времени наступления прилива. Убежать от прибывающей воды будет очень трудно.
Каковы же причины этого удивительного явления? Оказывается, главным «виновником» приливов является Луна и, в меньшей степени, Солнце.
Жители морского побережья давно уже заметили связь между приливами и движением этих светил. В течение лунных суток (то-есть за 24 часа 50 минут) дважды происходят приливы и отливы. Также и в течение солнечных суток происходит дважды поднятие и опускание воды. Лунный прилив запаздывает по отношению к солнечному, и это является одной из причин ежедневных различий в моментах и высотах полных и малых вод. Кроме того, на силу приливов в данном месте влияет то обстоятельство, что в течение месяца меняется расстояние от Земли до Луны, а в течение года — от Земли до Солнца.
Хотя масса Солнца во много раз больше массы Луны, но притягательное воздействие Луны на воды Земли оказывается сильнее, так как Луна значительно ближе к Земле, чем Солнце. На частицы воды оказывает воздействие также и центробежная сила, происходящая от вращения Земли.
Если бы на поверхности Земли не было материков и вся Земля была бы покрыта ровным слоем воды, то воздействие Луны на Мировой океан проявилось бы так: в ближайшей к Луне области океана в силу притяжения произошел бы подъем воды навстречу Луне, то-есть образовалась бы выпуклость — полная вода. Одновременно в противоположной части Мирового океана центробежная сила (действующая всегда в направлении от Луны) вызвала бы подъем воды — прилив. В частях океана, расположенных перпендикулярно к линии воздействия Луны, силы притяжения Луною и центробежная действуют взаимно противоположно. Следовательно, равнодействующая этих двух сил направлена к центру Земли. Здесь уровень вод падает, здесь наблюдалась бы малая вода.
Схема образования прилива.
Наличие материков и различие глубин в океанах искажает «теоретическую» картину приливо-отливных явлений. Так, в закрытом Черном море приливов почти нет.
Равнодействующая сил притяжения и центробежной называется приливообразующей силой. Одновременно приливообразующая сила оказывает различное влияние на частицы воды, находящиеся в различных точках Земли. Но в течение суток ее влиянию подвергнутся все точки водной поверхности Земли. Подъем вод будет следовать за движением Луны вокруг Земли. Так как Луна обойдет в течение 24 часов 50 минут земной шар, то, очевидно, в Мировом океане в каждом месте дважды в течение суток — в ближайшем к Луне месте и в противоположном — произойдет поднятие, а в других местах дважды опускание вод в результате следования приливной волны за движением Луны.
Вычисления показали, что приливообразующая сила Солнца немного менее половины (0,43) приливообразующей силы Луны. Когда Солнце и Луна располагаются по одной прямой с Землей, то частицы воды находятся под действием обоих светил, и, естественно, это вызовет максимальный прилив. Такие приливы называются сизигийными. Но может быть и противоположное явление, когда Луна и Солнце находятся на линиях, перпендикулярных друг к другу; при этом силы двух светил направлены в разные стороны. Такие приливы называют квадратурными. Приливообразующая сила в сизигийный прилив примерно втрое больше, чем в квадратурный. Очевидно, и величина прилива будет в квадратурный прилив наименьшей. Сизигийные приливы происходят около новолуния и полнолуния, а квадратурные — около первой и последней четверти Луны.
Вследствие трения воды о дно океана и инерции приливная волна не поспевает в точности за движением Луны. Получается расхождение. Среднюю величину, характеризующую это различие между временем прохождения Луны через меридиан места (кульминации) и временем наступления полной воды, называют «прикладной час».
Зная прикладной час в районе, где приливы полусуточные, можно вычислить момент полной воды на любой день месяца. Для составления приливных таблиц пользуются приливопредсказательной машиной. Она автоматически на бумажной ленте вычерчивает характер будущего прилива, учитывая все условия, его определяющие.
