Волнение на море, т. е. волны, образуется колебательными движениями частиц воды под воздействием каких-либо внешних сил. По своему происхождению различают следующие виды:
- ветровые волны, образующиеся от воздействия ветра;
- приливно-отливные, образующиеся под действием гравитационных сил Луны и Солнца;
- нагонные, создаваемые в прибрежных местах и устьях рек постоянно дующими ветрами;
- цунами, возникающие при подводных землетрясениях;
- волны от движущихся судов.
Ветровые волны. Ветровые волны представляют из себя
периодически следующие валы и впадины (рис. 7.38.).
Рис. 7.38. Элементы волны
Верхняя часть вала называется гребнем, нижняя часть (впадина) — подошвой. Расстояние между двумя гребнями или подошвами называется длиной волны и обозначается буквой λ, а время, в течение которого проходят два гребня через одну точку — периодом волны. Расстояние по вертикали от подошвы до гребня называют высотой волны h, угол склона — крутизной α.
Под воздействием ветра форма волны отличается от синусоидальной и имеет пологий наветренный (со стороны ветра) склон и крутой подветренный (с противоположной стороны). При усилении ветра подветренный склон становится круче и начинает рассыпаться, образуя белые «барашки».
Ветровые волны зависят от величины водного пространства, глубины, скорости ветра и продолжительности его действия в одном направлении. На больших глубинах волны высокие, пологие и длинные и, наоборот, на малых глубинах волны короткие и крутые, опасные для небольших судов.
На больших водных пространствах высота волн возрастает по мере ее продвижения от наветренного берега к подветренному, при большом раскате волны могут быть достаточно большими даже при слабых ветрах. При взаимодействии набегающих волн с отраженными от крутого берега создается толчея — хаотические, различные по высоте и длине волны, представляющие опасность для малых судов.
Если берег пологий, то волна не отражается от него и, вследствие этого, имеет правильную форму. Набегая на пологий берег, по мере уменьшения глубины она увеличивается по высоте и крутизне и при выходе на берег опрокидывается. Такое волнение называется прибоем.
В открытом море в шторм высота волны может достигать 5-8 метров при длине 60-150 метров, а при очень сильных штормах и более. Высота волн на озерах и водохранилищах может достигать 2,5-4 метра.
На больших водных пространствах ветровые волны при сильных ветрах имеют, как правило, сложную структуру. На основные большие волны накладываются вновь образующиеся волны различной длины и высоты. Складываясь друг с другом и с основной волной, они могут приводить и к сглаживанию, и к значительному увеличению высоты гребня. Периоды основной и неосновных наиболее мощных волн могут совпасть так, что результирующий гребень может после спада постепенно нарастать до очень больших значений — так возникает пресловутый «девятый вал».
После прекращения ветра волнение сразу не прекращается — оно продолжает, затухая, двигаться в том же направлении, образуя так называемую зыбь (при полном отсутствии ветра — мертвую зыбь), причем, волны при этом могут достигать весьма большой высоты. В океане после прекращения шторма можно ожидать появления очень высоких и крутых «волн-убийц», способных расправиться не только с небольшими малотоннажными, но и с самыми крупными судами.
Кроме того, зыбь может вызвать сильную хаотическую качку судна с большой амплитудой колебаний. Такая качка грозит опрокидыванием и заливанием небольшим открытым мотолодкам и катерам, но особо опасна для судов с высокими надстройками или мачтами. Бывали случаи, когда на мертвой зыби отваливались расположенные на мачтах антенны и датчики приборов, рвался стоячий такелаж мачт на парусных яхтах, падали с палуб и мостиков за борт люди. Поэтому после прекращения шторма нельзя расслабляться и держать закрытыми люки до ослабления зыби.
Волны на акваториях портов. На акваториях портов образуется совокупность волн, приходящих из моря, собственных ветровых волн, волн, создаваемых судами и отраженных от причальных стенок и берегов. В результате сложения всех этих волн создается хаотическая толчея, опасная для небольших судов своей непредсказуемостью. К таким волнам трудно приспособиться, глубокие провалы и высокие гребни могут появиться перед судном совсем внезапно со всеми неприятными последствиями для небольшого открытого судна.
Приливы. Приливами называются периодические изменения уровня воды, вызываемые силами притяжения Луны и Солнца. Колебания воды в открытых бассейнах могут достигать 1 метра, а в вершинах заливов до 10-14 метров. Такие высокие колебания уровня воды встречаются в некоторых заливах Белого и Баренцева морей. Высший уровень воды называется полной водой, малый уровень — малой водой, а средний уровень — средней водой.
Приливы всегда вызывают приливно-отливные течения. Приливы имеют три вида — суточные, имеющие в период лунных суток (24 ч 50 мин) одну полную воду и одну малую; полусуточные, у которых за то же время сменяются две полные воды и две малые; смешанные — с переменой в течение половины лунного месяца периодов с полусуточных на суточные и обратно.
Сведения о приливах для планируемых районов плавания можно получить из «Таблиц приливов». С их помощью можно вычислить:
- высоты и моменты полных и малых вод в основных портах на заданные сутки;
- высоты уровня моря в портах на любой момент времени между полной и малой водой;
- время, когда прилив достигает заданной величины.
