Для создания мировой карты течений много сделали русские кругосветные мореплаватели XIX столетия. На десятках кораблей велись разнообразные исследования. Наиболее важные результаты были получены С. О. Макаровым во время его кругосветного путешествия на корвете «Витязь».
Трудами наших отечественных океанографов нанесены на карты все важнейшие течения в морях, омывающих берега нашей Родины. Так, Н. М. Книповичем была составлена карта течений в Баренцовом море. Советские ученые заново исследовали и пересмотрели это явление, и появилась прекрасная карта течений Баренцова моря, показывающая связь его с Атлантическим океаном на западе и Северным Ледовитым океаном на севере и востоке. Благодаря трудам В. А. Березкина, В. Ю. Визе, Н. Н. Зубова и большой группы ученых-полярников на карте появились течения Северною Ледовитого океана и полярных морей СССР. Схема течений в дальневосточных морях была составлена после работ советских экспедиций; особенно большую роль в этом отношении сыграли экспедиции 1932 года, проведенные под руководством К. М. Дерюгина. Течения в наших южных морях определены работами И. Б. Шпиндлера, Ю. М. Шокальского, Н. М. Книповича и других.
В Советском Союзе организованы регулярные наблюдения над изменениями течений. Ученые установили, что в наше время наблюдается повышение циркуляции атмосферы. Это влечет за собой усиленный вынос льдов из центральной части Северного Ледовитого океана и более сильное вторжение атлантических вод. Известно, что станция «Северный полюс» и ледокольный пароход «Г. Седов» дрейфовали значительно быстрее, чем за 44 года до них дрейфовал Нансен на «Фраме».
С усилением циркуляции повышается температура воздуха. Вот почему современный период многие называют периодом «потепления Арктики». Средняя температура воздуха в Северной Европе сейчас выше, чем была 40–50 лет тому назад. Значительно расширилась область распространения в Баренцовом море важных промысловых рыб: трески, пикши, морского окуня, сельди.
* * *
Не только течения вызываются ветром. В жизни моря большое значение имеют также волны.
С волнами в океане у человека связано представление, как о самом грозном явлении морской стихии. Действительно, даже волны высотой в 6 метров и длиною в 80 метров с периодом в 10 секунд (это нередко бывает в Черном море) имеют запас энергии в 3600 килограммометров на каждый метр фронта волны, то-есть протяжения вдоль гребня. Однако как ни велики волны в бурю, современный корабль вполне надежен для плавания.
Как образуются волны на поверхности моря?
Подуйте на воду, налитую в блюдце, и вы увидите, что даже от самого легкого дуновения по поверхности пойдут морщинки. Так и в природе. Легкий ветер вызывает рябь на поверхности воды. Происходит это от трения частиц воздуха о воду. Это трение — большая сила. Она и образует волны. Если энергия ветра не уменьшается, то из маленьких волн образуются большие. Все выше и выше будут подниматься гребни волн, и в сильный шторм волны достигают огромной величины. Так как волны обычно идут группами, то это породило легенду о «девятом вале». На самом деле такой периодичности в природе не наблюдается.
Сами по себе волны не создают течения воды.
«Гребни волн бегут, и нам кажется, — пишет академик В. В. Шулейкин в книге „Очерки по физике моря“, — что с ними уносятся все дальше и дальше определенные частицы воды. Но не верьте своим глазам, они вас на этот раз обманывают. Чтобы убедиться в справедливости этих слов, бросьте в воду какую-нибудь щепку, пробку или какой-нибудь другой легкий предмет, способный плавать. Следя за ним, вы заметите, что волны будут словно проскальзывать под ним. Они будут только поднимать и опускать поплавок. Пропуская бегущие гребни волн, поплавок лишь движется вверх и вниз, а не следует за ними.
Вы не будете удивляться такой особенности этого движения, если вспомните волны, которые вызывает ветер, пробегая по другому „морю“ — морю ржи, пшеницы, овса. Там, в поле, вы тоже видите движение гребней волн, но вам никогда не придет мысль, что вместе с такими гребнями убегают от вас колосья хлебов. Каждый из них прикреплен к своему стеблю и может только качаться на нем, то склоняясь к земле, то вновь выпрямляясь.
Так и частицы воды непрерывно колеблются около своего положения равновесия, между тем как вам кажется, что массы воды куда-то уносятся вместе с волнами».
При определении различных явлений, связанных с волнами, условились считать: высотою волны — разность уровней гребня и подошвы волны; длиною — расстояние между двумя соседними гребнями; периодом волны — промежуток времени между прохождением через одну и ту же точку двух соседних гребней; скоростью — расстояние, пробегаемое гребнем волны в одну секунду; средней крутизною волны — отношение высоты к половине длины волны.
Ранее предполагали, что волны и на большой глубине так же велики, как и на поверхности. На самом деле это не так. Известно, что в подводной лодке на сравнительно небольшой глубине уже не ощущаются даже штормовые волны, бурно пенящие поверхность моря. С увеличением глубины постепенно затухают колебательные движения частиц воды, и на глубине, равной длине волны, колебания частиц уменьшаются более чем в 500 раз. Таким образом, штормовая волна в 8 метров высотою и длиною в 150 метров на глубине 150 метров практически почти полностью угасает. В прибрежной области, на мелководьях, волновое движение достигает дна. Снизу волна тормозится. Ее правильная форма разрушается. Образуется прибрежный бурун. Чем ближе к берегу, тем больше волновое движение у дна замедляется, а высота увеличивается, и верхушки волн с шумом опрокидываются на берег. Это явление называется прибоем.
Сила прибоя достигает 10–15 тонн на квадратный метр. Прибой ломает бетонные волноломы, прибрежные скалы и пристани. Он перемалывает камни, превращая их в обкатанную гальку и песок. Ударяясь в берег, волны вздымаются высоко вверх. Наблюдали взбросы волн до 40–50 метров высотою. За период шторма может быть намыт подводный вал в метр высотою.
Воде, пришедшей к берегу, очень трудно уйти опять в море. Ведь сзади первую волну подпирает вторая и так далее. Это приводит к тому, что в некоторых местах образуется обратное течение, которое с силой разрывает набегающую воду. В зоне прибоя скорость такого разрывного течения достигает 3,5 километра в час. Даже хорошему пловцу трудно преодолеть это течение. Зато легко справится с ним тот пловец, который не станет плыть к берегу против разрывного течения, а поплывет вдоль берега. Тогда он выйдет из зоны уносящего его в море течения и скоро сможет добраться до берега. Более того, волна, идущая к берегу, ускорит его возвращение на сушу.
В океане часто можно видеть громадные волны и в тихую погоду. Они являются отголосками шторма, разразившегося далеко от нас. Порожденные штормом волны уходят за пределы воздействия ветра. Эти волны называют зыбью. Зная направление, откуда пришла зыбь, можно определить место, где был шторм.
Вспомним, что происходит, когда мы бросаем в озеро камень. От места падения камня во все стороны быстро бегут морщинки — маленькие волны. А ведь ветра нет, и массы воды колеблются только потому, что вспученная вода, стремясь упасть, подымает соседнюю воду. Так и зыбь. Порожденные сильным ветром волны начинают распространяться, приводя в колебательное движение поверхность моря, и валы зыби быстро распространяются в океане. Волны зыби, в отличие от обычных ветровых волн, имеют правильную форму. Часто на зыби разыгрываются волны, вызванные местным ветром. Тогда характер волнения усложняется, и качка корабля усиливается.
Характер волнения, особенно морской зыби, в очень большой мере зависит от размеров бассейна. В океане наблюдались волны при скорости ветра в 30 метров в секунду высотою в 14,5 метра, длиною 376 метров, с периодом в 15,6 секунды и скоростью 24 метра в секунду. Особенно большие волны образуются в южном полушарии, где суша почти не ограничивает движение ветра и волн. Недаром капитаны парусных кораблей прошлого столетия окрестили воды этих широт — «ревущие сороковые».
Наблюдения показали, что образование волн начинается при скорости ветра более 1 метра в секунду. Существует зависимость высоты и длины волн от скорости ветра. Обычно волн выше 15 метров не бывает. Но вот в 1921 году в южной части Тихого океана наблюдали волны высотой в 21 метр. В 1922 году в Северной Атлантике видели волну высотою в 24 метра, а ведь это выше шестиэтажного дома! Наконец, в 1934 году в северной части Тихого океана точными измерениями была установлена высота волны в 34 метра!
Современному кораблю не страшны и такие громадные волны. Но представим себе, какое ужасное опустошение произведет такая волна в прибрежной области, особенно в районах Океании, где расположены тысячи коралловых островков, возвышающихся всего на несколько метров над уровнем океана! Все будет разрушено и смыто в море.
