Державно навчально-педагогічне видавництво, Київ - Ленінград, 1938 р
OCR Detskiysad.Ru
Публікується з невеликими скороченнями
Рух води буває двоякого роду: 1) коли частки води переміщаються в горизонтальному напрямку, часто на величезні відстані, - морські течії, і 2) коли частки тільки коливаються вгору і вниз, вправо і вліво, а в горизонтальному напрямку поширюється лише форма, руху, - це хвилі. Припливи і відливи займають проміжне положення, так як вони представляють вертикальне зміна рівня, і пов'язані з ними перебігу обумовлюють також горизонтальне переміщення водних мас.
Під час хвилювання вода біля берега має, правда, поступальний рух, але далеко від берегів частки води рухаються тільки колебательно. Якщо кинути в відкритому морі поплавок, то він буде тільки гойдатися - то опускаючись, то піднімаючись. Частинки води роблять орбітальний рух, т. Е. Кожна частинка рухається. при цьому, як колесо, що обертається, догори і в той же час у напрямку рушійної сили вперед, потім вниз і назад.
Профіль хвилі найкраще може бути порівнюємо з трохоїда, і тому формули трохоїда можуть бути застосовувана до хвиль (трохоїда називається крива, описувана будь-якою точкою на спиці - колеса, коли колесо котиться по горизонтальній поверхні, тоді як точка на окружності колеса описує криву, яка називається циклоїдою ). Правильну трохоідальную форму мають усталені хвилі брижах, тоді як під впливом триваючого впливу вітру на поверхні головною хвилі виникають хвилі вторинного порядку; крім того, гребінь хвилі зміщується у напрямку вітру, навітряний схил стає довшим і положе, а подветренний коротше і крутіше.
На підставі рівнянь трохоїда можна обчислити головні-елементи хвилі. Відстань між двома гребенями або підошвами хвилі називається довжиною хвилі L; період Т - час в секундах між проходженням двох наступних один за одним гребенів; С - швидкість поширення хвилі в секунду - представляє приватне довжини на період. Як же виникають хвилі? Там, де впав якийсь предмет та поверхню води, він натиснув на її частки, і вони пролунали в сторони. Витіснення частки натиснули на сусідні, і навколо зниження вийшов кільцевої вал. Але рух триває вниз за стан рівноваги, частинки води опускаються, натискають на найближчі, виходить другий вал і т. Д. Поки тертя не проковтне енергію хвилі.
В вітрових хвилях можна констатувати таке ж зміна положення водяних частинок. Вітер проноситься горизонтально або під малим кутом до поверхні води. Відбувається тертя в місці зіткнення повітря і води. Тиск в деяких місцях зменшується, і вода тут піднімається, подучается маленькі складки, подібні до тих, які утворюються, якщо провести пальцем по тильній стороні руки. Потім вітер вдаряє вже під більш значним кутом в ці складки, або капілярні хвилі, і вони ростуть все більше і більше.
Всі елементи хвилі зростають з посиленням вітру. З іншого боку, для утворення великих хвиль необхідні великий простір і велика водяна маса; ось чому океан є ареною виникнення більш значних хвиль. За вимірами Шотта, при швидкості вітру в 5 балів (12-бальна система) в Атлантичному і Індійському океанах поблизу тропіка Козерога виходять такі розміри хвилі:
З-швидкість хвилі. 8-10 м / сек
L-довжина ». 60 м
Т-період ». 6,5 сек.
H - висота ». 4 - 4,5 м
Взагалі кажучи, висота хвилі найчастіше перебільшується; навіть при найсильніших штормах вона досягає максимум 10-15 м (остання цифра досягається дуже рідко).
Ось найбільші достовірні розміри елементів хвилі під час шторму С = 35 м / сек, L = 500-800 м, Т = 23 сек. h = 10-15 м. Найбільші розміри вітрових хвиль у відкритому океані зустрічаються в південній півкулі, в тій області світового океану, де суцільне водне кільце охоплює землю.
Умовою походження хвиль (тертя між двома середовищами повітрям і водою) пояснюється, чому масло (а також дощ) заспокоює хвилювання, або, вірніше, гребені хвиль, і другорядні і третьорядні хвилі менших розмірів, існуючі завжди на поверхні головних хвиль. Таким чином вітрові хвилі звертаються майже в хвилі брижах. Заспокоєння наступає, так як змінюються умови тертя і натягу між рідинами. Внаслідок малого поверхневого натягу масла вітер тієї ж сили збуджує на його поверхні набагато менших розмірів капілярні хвилі; в той же час велика в'язкість масла не дозволяє вітрі розірвати його шар, хоча він і дуже тонкий, не товще 0,0002 мм, і, отже, масляний шар не дає вітрі зривати гребені хвиль. До того ж масло, володіючи властивістю дуже швидкого поширення покриває тонкою плівкою дуже великий простір.
Коли причина, яка викликала хвилювання, перестала діяти, то по інерції частинки води продовжують рух, і, незважаючи на вже настала тиху погоду, на море відбувається брижі, причому хвилі досягають іноді ще досить великої висоти.
З іншого боку, брижі може виникнути і внаслідок того, що система високих хвиль завдяки швидкості свого поширення здатна досягти областей, вельми віддалених від місць їх походження.
Висока, швидко розповсюджується брижі представляє одне з найбільш своєрідних видовищ, які мандрівник може побачити в море. Довгі, слабо опуклі хвилі швидко наближаються і перекочуються під судном, безперервної і правильної низкою зникаючи вдалині. Форма хвиль під час брижі відрізняється від такої у хвиль, що виникли під впливом вітру. У розрізі гребінь останніх загострений, у брижах ж він завжди закруглений; крім того, висота брижі завжди менше, ніж у вітрових хвиль, що мають ту ж довжину.
Якщо вітер швидко змінюється, то виходять хвилі, спрямовані в різні сторони, - одні ще не згасли, як вже з'явилися інші. В результаті відбувається інтерференція хвиль.
Коли хвиля зростає, то водяні гребені збільшуються і стають крутіше (максимум нахилу до 12 °); вітер вдаряє в верхню частину гребеня в зриває його, утворюючи дрібні бризки і піну; виходять білі баранці. Ось причина, чому висота хвилі збільшується разом з вітром, але тільки до певної межі, а при подальшому посиленні вітру зростання хвилі припиняється. Ці хвилі - найнебезпечніші для судів, так як вони мають велику силу.
У міру наближення до берега хвиля коротшає. Хвиля набігає на берег, і якщо берег пологий, то нижні частки внаслідок тертя затримуються, а гребені втрачають симетричну форму, нахиляються вперед і перекидаються, - виходить прибій, якщо розбивання хвилі відбувається у самій берегової лінії, або бурун, і якщо воно буває на деякому відстані від берега над смугою мілин або підводних рифів; особливо великої сили він досягає у західних берегів Африки, в Гвінейській затоці, де називається Калема. У таких випадках пароплав не може підійти, так як для нього занадто дрібно, а човен теж не можна спустити, так як вали загрожують її перекинути.
Зауважимо, що при прибої, хвилі набігають перпендикулярно до берега, навіть тоді, коли первісний напрямок хвилі було під кутом до нього. Справа, в тому, що та частина хвилі, яка знаходиться ближче до берега, внаслідок тертя об дрібне дно сповільнює свій рух, і тому хвиля робить поворот і під прямим кутом обрушується на берег. Парубій у високих берегів має дещо інший характер. Хвиля, зустрічаючи круту стіну, відкидається від неї і, не маючи можливості податися назад і в сторону, піднімається вгору, часто на значну висоту (до 30 м). При зльотів хвиль отримує величезну силу, яка іроізводіт нерідко значні руйнування.
Хвилювання поширюється в глибину на величину не більше півтора довжин тієї ж хвилі.
Ми розглянули хвилі, викликані вітром. Але є ще хвилі, що відбуваються від землетрусу і виверження вулканів. У таких хвиль все розміри грандіозні в порівнянні з хвилями, що викликаються вітрами, і тільки їх висота незначна. Період розтягується на півгодини і довше. З такою неймовірною швидкістю хвилі перетинають весь океан. Хвиля, викликана землетрусом в затоці Аріка, поширилася через 14 годин 30 хвилин до Сандвічевих островів; біля берегів Нової Зеландії вона була через 19 годин 36 хвилин, біля берегів Австралії - через 23 години.
В іншому випадку біля берегів Азії і Австралії була помічена хвиля, викликана землетрусом в Ікіке в Америці (9 травня 1877 г.). Хвилі, викликані виверженням Кракатау в 1883 р відчувалися в Атлантичному океані біля берегів Європи і Америки; в Гаврі вони спостерігалися через 32 години 55 хвилин, біля мису Горн (в Південній Америці) через 23 години 31 хвилину після моменту самого сильного вибуху.
Часто такі хвилі безпосередньо за поштовхом не бувають помітні: вода спочатку відступає від берега, а потім набігає (як це часто спостерігалося в Японії, а також під час Лісабонського землетрусу), виробляючи величезне спустошення.
Останнім часом звернули увагу ще на один тип хвиль - хвилі внутрішні. На деякій глибині, на кордоні двох шарів води, що мають різну щільність, виникають хвилі, які призводять до явища так званої мертвої води, описаної переважно північними моряками. Судно під впливом їх, без жодної видимої причини, втрачає здатність управлятися. У цих хвиль - та особливість, що там, де на поверхні підошва, у них - гребінь, і навпаки. Явище це спостерігається в фіордах, в Балтійському морі і полярних водах; воно відбувається внаслідок того, що шари води різної щільності рухаються одні над іншими. На кордоні між такими шарами, на глибині, утворюються хвилі, які в зменшених розмірах передаються і на поверхню.
В озерах бувають часто стоячі хвилі (сейши). Сутність їх полягає в тому, що в той час як у одного берега вода піднімається, в іншого - вона опускається, або вода піднімається посередині і опускається у обох берегів. Звичайно ці хвилі одновузлового, але можуть бути двуузловимі і багатовузлового; відбуваються вони від раптового удару вітру на поверхню води під великим кутом, в результаті тут поверхню води знижується, потім за інерцією підвищується, і утворюється стояча хвиля. Інша причина утворення таких хвиль - це раптове збільшення барометричного тиску у одного берега, яке теж знижує поверхню води. Такт хвиліспостерігаються і в морях і затоках і обумовлені там тими ж причинами. У разі досить сильних землетрусів такі ж стоячі хвилі спостерігаються і в океані, про що сказано вище.
У Північному морі вони називаються зеебер (Seebar), в Сицилії - морробіо, біля берегів Іспанії - різака. Найкраще вони все ж виражені в замкнутих басейнах, особливо в озерах.
Популярні статті сайту з розділу «Сни і магія»
магія привороту
Приворот є магічним впливом на людину без його волі. Прийнято розрізняти два види привороту - любовний і сексуальний. Чим же вони відрізняються між собою?
Читати статтю >>
Змови: так чи ні?
За даними статистики, наші співвітчизниці щорічно витрачають шалені суми грошей на екстрасенсів, ворожок. Воістину, віра в силу слова величезна. Але чи виправдана вона?
Читати статтю >>
Коли сняться віщі сни?
Досить ясні образи з сну справляють незабутнє враження на прокинувся людини. Якщо через якийсь час події уві сні втілюються наяву, то люди переконуються в тому, що даний сон був віщим. Віщі сни відрізняються від звичайних тим, що вони, за рідкісним винятком, мають пряме значення. Віщий сон завжди яскравий, що запам'ятовується.
Прочитати повністю >>
Чому сняться пішли з життя люди?
Існує стійке переконання, що сни про померлих людей не відносяться до жанру жахів, а, навпаки, часто є віщими снами. Так, наприклад, варто прислухатися до слів небіжчиків, тому що всі вони як правило є прямими і правдивими, на відміну від іносказань, які вимовляють інші персонажі наших сновидінь.
Прочитати повністю >>
Якщо приснився поганий сон.
Якщо приснився якийсь поганий сон, то він запам'ятовується майже всім і не виходить з голови тривалий час. Часто людину лякає навіть не стільки саме вміст сновидіння, а його наслідки, адже більшість з нас вірить, що сни ми бачимо зовсім не дарма. Як з'ясували вчені, поганий сон найчастіше сниться людині вже під самий ранок.
Прочитати повністю >>