15. Течения и приливы
В ПОЛУДЕНЬ 19 СЕНТЯБРЯ 2010 года небольшая группа зрителей собралась на буйковой пристани Тринити у Темзы, чтобы посмотреть и послушать, как колокол должен был зазвонить в первый раз. Новый колокол назвали "Колокол времени и прилива", и он был спроектирован так, чтобы звонить, когда воды реки омывают основание колокола во время прилива. В тот день толпа была разочарована: колокол молчал, вода не дошла до него.
"Сегодняшнее событие осложнилось тем, что здесь большое высокое давление... об этом я никогда не знал... высокое давление влияет на уровень прилива...", - сказал Маркус Вергетт, скульптор колокола, озадаченной аудитории, - "...он должен звонить прямо сейчас".
Если долго смотреть на морскую стену, то можно заметить, как мимо нее течет вода и как меняется уровень моря. Большинство людей быстро соображают, что эти два эффекта должны быть вызваны течениями и приливами. Но в выражении "течения и приливы" есть своя доля озорства; многие используют его для того, чтобы замазать множество невежд.
Течения означают поток воды в горизонтальном направлении. Приливы и отливы означают циклическое изменение высоты воды под воздействием астрономических сил, например, Луны. Придерживайтесь этих двух основных определений, потому что они могут вывести вас из затруднительного положения.
Понять, что такое течения и приливы в общих чертах, довольно просто, но выяснить, как именно они влияют на тот или иной участок воды, - это уже совсем другая задача. Это вызов, от которого не может уклониться человек, читающий о воде, и в этой главе мы шаг за шагом перейдем от основ к уровню, который не является ракетостроением, но который мало кто на Земле когда-либо пытался решить. Чтобы продемонстрировать этот момент, есть игра, в которую вы можете сыграть с моряком. Просто задайте им следующие вопросы, а затем наблюдайте, как искажаются их лица, как их ответы завязываются в узлы, прежде чем они отвернутся, а затем побегут и прыгнут в море:
Почему, если луна обходит нас только раз в двадцать четыре часа, каждый день у нас бывает два прилива и отлива?
Почему второй прилив каждый день иногда заметно отличается по высоте от первого?
КУРРЕНТЫ
В мае 1990 года шторм смыл контейнеры с грузового судна, что привело к потере 61 820 кроссовок Nike. В последующие месяцы эта обувь стала появляться на пляжах, что дало океанографам необыкновенную возможность составить карту их пути. Пару лет спустя 28 800 резиновых уток (ну, в любом случае, резиновых уток и плавающих игрушек) были смыты с корабля и начали свой путь к свободе. Устав от жизни в море, резиновые уточки стали появляться на пляжах через десять месяцев после разлива. Их находили от Гавайских островов до Исландии; одна подозрительная попала в Шотландию одиннадцать лет спустя. Благодаря кроссовкам и игрушкам мы знаем об океанских течениях гораздо больше, чем несколько десятилетий назад.
Течения будут возникать в воде всякий раз, когда возникает дисбаланс. Когда солнце нагревает море, оно создает два дисбаланса - по температуре и солености, и это приводит к тому, что вода в определенных областях становится плотнее, чем в других. Средиземное море - одна из лучших демонстраций этого эффекта. Под воздействием солнца вода в замкнутом море нагревается и испаряется быстрее, чем в Атлантике, в результате чего уровень Средиземного моря опускается, но при этом вода становится более соленой и плотной, чем в Атлантике. В результате возникают два течения: одно - у поверхности, где атлантическая вода поступает через Гибралтарский пролив, чтобы "пополнить" Средиземное море; другое, более глубокое течение уносит плотную соленую воду в Атлантику. Эти океанические течения известны как "термохалинные" и сравнимы с тем, как солнце нагревает атмосферу, изменяя температуру и давление воздуха, что и порождает ветры.
Основные океанические течения не часто можно увидеть, но принцип все равно важен: если происходит какое-либо изменение температуры, солености или плотности, это влияет на поведение течений. Наиболее вероятное место, где вы можете наблюдать это, - побережье, особенно там, где эстуарная вода встречается с морской. Если вы сможете заметить изменение цвета, обозначающее границу между этими двумя различными типами воды, то присмотритесь, и вы сможете обнаружить свидетельства того, что и течения ведут себя по-разному.
Главная причина океанских течений, и именно ее влияние мы, скорее всего, сможем проследить, - это ветер. Мы уже видели, как ветер создает волны, но он также создает и течения. Когда вы дуете в чай, долгое время после того, как рябь утихает, в чае все еще остается какое-то движение - вам будет легче всего заметить его, если вы сделаете это сразу после добавления молока, но до того, как размешаете его; молочные "облака" помогут вам заметить вихревое движение течений. Вода у поверхности подталкивается ветром, но "липкость" молекул воды, о которой мы говорили в начале книги, означает, что эта поверхностная вода тянет за собой своих товарищей. Таким образом, движется не только самый верхний слой воды, но и более толстый слой, вплоть до 100 ярдов в океанах. Чем дольше дует ветер, чем он сильнее, чем мельче и теплее вода, тем быстрее будет течение.
В глубоком открытом океане типично, что скорость течений, вызванных ветром, не превышает 2% от скорости ветра, но в более мелкой и теплой воде они будут иметь более заметный эффект. 10-узловой ветер, дующий над теплой водой, глубина которой составляет всего 1 ярд, сможет создать течение в 1 узел, что составляет 10 процентов от скорости ветра. Поскольку большинство течений находится на большой глубине, среднее глобальное значение составляет всего пол-узла. Везде, где есть водное течение, вызванное ветром, оно будет наиболее сильным у поверхности и будет постепенно ослабевать с глубиной.
Если вы посмотрите на карту океанических течений, то заметите, что они почти всегда идут по кривой траектории, причем в северном полушарии они направлены по часовой стрелке, а в южном - против часовой стрелки. Это происходит потому, что все, что движется на значительные расстояния по вращающейся сфере, в данном случае Земле, будет отклоняться, и эта тенденция называется эффектом Кориолиса. Для дальних океанических течений это может означать отклонение на 45 градусов от направления преобладающего ветра.
Пришло время разобраться с одной из маленьких морских тонкостей, которая может поставить вас в тупик, если вы с ней незнакомы. Принято считать, что направление ветра обозначает направление, с которого он пришел, а водные течения описываются в терминах направления, в котором они движутся. Таким образом, западный ветер создает восточное течение.
Когда речь идет о течениях, у читателя на воде возникает одна большая проблема: Они часто почти невидимы. Если только вам не повезло и течение не несет воду совсем другого характера в новый дом, как в случае с эстуариями, такими как Нил, вливающий ил в Средиземное море, или поразительными темно-синими течениями Курошио и Гольфстрим, то водные течения трудно обнаружить. Трудно, но не невозможно. Если вода что-то делает, то найдется способ это определить. Просто в случае с течениями это очень тонкое искусство. Например, давайте представим два похожих, но разных сценария. Течение движет воду со скоростью 2 узла в безветренный день. Это окажет такое же воздействие на поверхность воды, как если бы вода была неподвижна и над ней дул легкий ветерок со скоростью 2 узла: Появится мелкая рябь, а любая рябь при отсутствии бриза должна означать, что вода движется.
Теперь представьте, что над океаном дует бриз в 2 узла, и это создает рябь. Если есть узкое течение, движущееся в том же направлении, что и этот ветер, оно создаст спокойный поток, без какой-либо ряби, потому что над водой нет видимого ветра - она движется с той же скоростью, что и бриз. Не стоит отрицать, что для того, чтобы заметить любой из этих эффектов, нужны зоркие глаза, но они есть почти каждый раз, когда мы смотрим на море.
Течения оказывают небольшое влияние на длину и высоту образующихся волн. Течение, текущее в том же направлении, что и волны, растягивает волны и немного сплющивает их, а противоположное течение немного сгибает волны, сжимая длину волны и увеличивая их высоту. Сильные ветры против сильных течений создают опасное волнение в море, но чаще всего этот эффект малозаметен.
Современный гавайский мореплаватель Наиноа Томпсон, член Полинезийского общества путешествий, сообщил, что заметил изменение в поведении воды в открытом океане. Ему пришлось полагаться на свой опыт, чтобы решить, было ли это связано с изменением ветра или же течение теперь шло против ветра, фактически идя против течения и создавая немного более неровное море. Опытные яхтсмены исследуют воду, чтобы по форме волн определить, где могут быть самые сильные и самые слабые течения, и затем учитывают это в своей гоночной стратегии.
Одно из лучших мест для тренировки в поисках этого эффекта - река. В дни, когда вода быстро течет в одну сторону, а ветер дует в противоположную, присмотритесь к форме ряби на реке. Вы заметите, что у них есть свой характер, мне он кажется более "зазубренным" и резким. Как только вы узнаете его, вы будете распознавать его без необходимости чувствовать или думать о ветре, и это очень радует, когда вы можете заметить и мгновенно определить форму ветра против течения на поверхности воды.
Океанские течения могут унести в дальнее плавание все, что находится на поверхности, например, кроссовки и резиновых утят. Но не все вещи переносятся одинаково. Голландские океанографы обнаружили, что сапоги Веллингтон, потерянные рыбаками в Северном море, не все отправились в одинаковое путешествие. Левые ботинки течения отнесли на восток, омывая голландские берега, а правые - на запад, в Шотландию. Форма флотама определяет, как и куда его понесет.
На другом конце света, на побережье Ка'у на Гавайях, когда-то существовала странная и мрачная традиция для тех, кто потерял близких в море. Местные жители обыскивали два разных участка пляжа в зависимости от социального статуса утонувшего. Это не было частью какой-то религиозной или суеверной практики, а потому, что богатых и бедных действительно выбрасывало на разные пляжи. Линия пляжа, известная как Ка-Мило-Паэ-Али'и, что переводится примерно как "извилистая вода вымывает на берег королевских особ", была излюбленным местом для трупов высшего класса, а расположенная дальше Ка-Мило-Паэ-Канака, "извилистая вода вымывает на берег простолюдинов", была излюбленным местом отдыха простолюдинов. Течения отбирали жирные, богатые тела от бедных, худых.
ПРИЛИВНЫЕ ТЕЧЕНИЯ
Сэр Джеймс Лайтхилл был одним из тех блестящих математиков, которые значительно улучшили наше понимание конкретной области. Его областью была гидродинамика, и он провел новаторскую работу, которая помогла расшифровать поведение волн в таких разных областях, как грязевые потоки и пробки. Но интерес Лайтхилла к тому, как все течет, не ограничивался сухими академическими кругами. Он изучал, как бурно течет вода вокруг Нормандских островов, архипелага островов в проливе Энлигш, а затем проверил свои наблюдения на практике. В 1973 году он стал одним из первых людей, успешно проплывших восемнадцать миль вокруг острова Сарк в проливе Ла-Манш. Это грозное испытание имеет удивительно мало общего с пройденным расстоянием и очень много - с умением успешно предсказать течение воды: она движется слишком быстро, чтобы кто-то мог успешно плыть против нее в течение какого-то времени. Сэр Джеймс несколько раз успешно повторял плавание вокруг Сарка, пока его сердце не отказало во время шестой попытки, и он умер, борясь с приливными течениями, в июле 1998 года в возрасте семидесяти четырех лет.
Что именно означает выражение "приливные течения"? Если мы вспомним два определения, приведенные в начале главы, то ответ найдем, объединив их. Разумеется, "приливные" - это просто прилагательное, обозначающее приливы, поэтому приливные течения означают горизонтальный поток воды, возникающий в результате изменения высоты воды, вызванного приливами.
Если вода в одном месте выше, чем в другом, то под действием гравитации она будет течь в сторону меньшей высоты. Поскольку приливы делают воду высокой в одних местах по сравнению с другими, расположенными поблизости, существует поток воды в сторону этих более низких мест. И если условия благоприятны, этот поток может быть очень мощным. Самый сильный в мире - в проливе Сальтстраумен, недалеко от города Бодо, Норвегия, где миллионы тонн морской воды проносятся через пролив со скоростью до 22 узлов.
В любых прибрежных районах приливные течения обычно являются самыми сильными течениями, затмевая любые эффекты от плотности, солености, температуры и даже ветра. Именно этих течений следует опасаться прибрежным морякам, и именно поэтому любая приличная карта прибрежных районов содержит информацию об этих течениях.
Приливные течения - настолько важный аспект прибрежного мореплавания, что они породили свой собственный раздел морского языка. Существуют приливные "гонки", когда быстрые приливные течения становятся еще более тревожными, проходя через узкие сужения, что приводит к неспокойному морю. И приливные "ворота", где есть окна, через которые лодки могут пройти, но которые эффективно закрываются в другое время, потому что поток воды слишком сильный и неблагоприятный.
Однажды мне пришлось вести судно из Сен-Мало в Бретани, Франция, из которого можно выйти только в определенные периоды прилива, мимо зоны с приливными водоворотами, в Сен-Хелиер на самом большом острове Ла-Манша, Джерси, куда можно прийти только в определенные периоды прилива. Прежде чем отправиться в путь в таких местах, нужно много советоваться, писать и ломать голову, если вы хотите не стать игрушкой для приливных течений.
Один из самых простых косвенных способов обнаружения приливных течений - наблюдение за лодками на якоре. Лодки будут колебаться вокруг своего якоря или швартовки под действием течений и ветра, но в приливных зонах эти течения обычно самые сильные из двух, и лодки можно увидеть направленными против течения, как флюгер. Мало что может быть приятнее, чем смотреть на гавань во время прилива и наблюдать, как лодки медленно поворачиваются на своих швартовых, чтобы направить их в противоположную сторону - ведь в этот момент на воде читатель видит кукушку, выходящую из часов.
Вы также можете обратить внимание на разницу между направлением, которое указывает медленная лодка, и направлением, в котором она движется на самом деле. Если лодка плывет со скоростью 5 узлов против поперечного течения в 2 узла, ей нужно повернуть на 20 градусов против течения, чтобы продолжить движение в нужном направлении (моряки должны делать такие расчеты перед отплытием, прокладывая нечто известное как "курс на руль"). Это то, что еще легче увидеть с борта судна, но можно заметить и с берега. Вы увидите тот же эффект в совершенно другом месте, если посмотрите сверху на самолет, заходящий на посадку в ветреный день; если есть поперечный ветер, пилоту приходится до последнего момента направлять самолет в другую сторону от взлетно-посадочной полосы.
Приливные течения не текут с равномерной скоростью - они не текут в одну сторону с определенной скоростью, а затем переворачиваются и текут в противоположном направлении с той же скоростью. Происходит то, что они почти постоянно ускоряются, а затем замедляются. Начиная с точки стояния, известной как "тихая вода", во время прилива и отлива, течение постоянно ускоряется до периода на полпути между приливом и отливом, когда оно будет двигаться быстрее всего, с пиковой скоростью потока, но как только оно достигает этой скорости, оно снова начинает замедляться, вплоть до следующего прилива. Проще говоря, чем ближе к приливу или отливу, тем медленнее будет течение воды, а в течение двух часов в середине вода течет быстрее всего. Поток воды во время весенних приливов обычно почти в два раза больше, чем во время отливов (о весенних и отливах будет рассказано ниже).
Скорость изменения приливных течений застает многих людей врасплох. Одна из классических и опасных ситуаций, которая возникает, - это когда одна группа пловцов решает копировать другую группу, предполагая, что условия будут идентичными. Я помню случай в Соленте, проливе между материковой Англией и островом Уайт, когда одна группа пловцов наслаждалась неторопливым плаванием, а вторая группа следовала по идентичному маршруту, отправившись в путь всего через десять минут, но обнаружила, что испытывает трудности. Я помню это особенно отчетливо, потому что я был в той второй группе. В какой-то момент нам стало трудно плыть вперед против течения, хотя наши друзья только что преодолели его с видимой легкостью. Десяти минут может быть достаточно, чтобы сделать разницу между пригодным для плавания и опасным.
В тех частях света, где море является неотъемлемой частью жизни и где мало других надежных ориентиров, с приливными течениями дружат. От народа варао из дельты реки Ориноко в Венесуэле до более холодных климатических зон, течение воды рассматривается как помощь в навигации, а не как угроза для нее. Варао воспринимают мир в терминах: вверх по реке или вниз по реке, к морю или от него, и используют свою чувствительность к направлению течения реки как жизненно важный помощник, помогающий им ориентироваться.
В Арктике инуиты племени иглулингмиут определяют направление течения, глядя на водоросли (ламинарии), а затем, используя свои глубокие знания о повадках воды, находят дорогу только по ним. Они достаточно опытны, чтобы уметь отличать основное течение от обратных вихрей, образующихся вблизи берега, которые в противном случае направят их в противоположную сторону от той, которая им нужна.
ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ
Вода в прибрежной зоне регулярно поднимается и опускается, и это во многом связано с Луной. Я думаю, что это справедливое резюме популярного понимания приливов и отливов. На самом деле я бы пошел дальше: это краткое изложение понимания приливов даже многими опытными мореплавателями. Многие моряки учатся предсказывать и рассчитывать высоту приливов и отливов в портах с определенной точностью, но очень немногие учатся или уделяют время пониманию причины этих высот.
С 1833 года, когда Адмиралтейство выпустило первые таблицы приливов, акцент сместился с умения смотреть, думать и понимать на зависимость от таблиц чужих измерений.
* * *
В течение суток в одном месте мы получаем два высоких и два низких прилива, так как высокие приливы сменяют низкие и наоборот. На противоположных сторонах Земли в одно и то же время наблюдаются высокие и низкие приливы. Приливы и отливы можно представить как пару очень длинных волн, которые движутся вокруг Земли. Эти волны пересекают половину земного шара между гребнями, имеют высоту всего в пару футов и движутся со скоростью от 700 до 800 миль в час. Но почему эти волны вообще существуют?
Луна - это глыба камня, которая появляется примерно над одной и той же частью Земли раз в двадцать четыре часа и пятьдесят минут. Она довольно мала относительно Земли, ее объем примерно равен объему Тихого океана, но она находится очень близко, и поэтому оказывает на нас значительное гравитационное притяжение. Большинство вещей остаются прочно прикрепленными к земле, удерживаемые собственной, гораздо более сильной гравитацией Земли, но большие участки воды более текучи и реагируют на притяжение Луны.
Большие водоемы, находящиеся непосредственно под Луной, мягко оттягиваются Луной от Земли, что создает небольшую выпуклость в море. Это и есть прилив, который понятен большинству людей. Но почему прилив происходит на противоположной стороне планеты - если прилив вызван тем, что Луна притягивает воду, то это очень странно, не так ли? Ответ заключается в том, что Луна не просто притягивает воду, она притягивает все на Земле, включая саму Землю и всю воду на ней, даже воду на противоположной стороне. Но - и это ключевой момент - Луна находится так близко к Земле, а Земля настолько велика относительно Луны, что это означает, что сила гравитации Луны намного сильнее на ближайшей к ней стороне Земли, чем на дальней. Луна очень сильно тянет к себе океан ближней стороны, создавая выпуклость и прилив, Земля тянет немного меньше, так что Земля остается позади, а затем она тянет океан дальней стороны еще меньше, оставляя его еще дальше позади. Именно то, как противоположный океан остается позади, создает прилив на противоположной стороне земного шара. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, эти выпуклости вращаются вокруг Земли, давая нам два высоких и два низких прилива каждые двадцать четыре часа.
(Строго говоря, Луна не вращается вокруг Земли, они вращаются друг вокруг друга вокруг общего центра тяжести, который находится в 2 900 милях от центра Земли. Писатель Джеймс Грейг Маккалли приводит прекрасную аналогию: Представьте себе девушку на коньках с длинным хвостом, которая очень быстро кружится с ведром воды на вытянутых руках. Вода будет вытягиваться наружу, прилипая ко дну ведра во время прилива. Ее хвост также будет вытягиваться наружу под действием центробежной силы - прилив номер два).
Это может показаться странным, когда вы впервые встретите это объяснение, но потерпите, потому что так мало людей понимают это, что вы теперь входите в избранную и секретную кабалу, небольшую группу людей, которые действительно знают, что такое прилив. Александр Македонский был озадачен приливами, и даже Галилей понимал их неправильно, поэтому мы все должны простить себя, если время от времени сталкиваемся с ними.
Поскольку Луна диктует приливы и отливы, мы должны ожидать, что прилив наступит в тот момент, когда Луна будет ближе всего к поверхности. В открытом океане это в основном так и есть, существует очень небольшая задержка, всего около трех минут, потому что воде не мешает суша. Однако в прибрежных районах трение намного больше, и, следовательно, выпуклость значительно задерживается. На практике это означает, что между прохождением Луной своей высшей точки и приливом в данном месте всегда существует надежная связь, но разница во времени будет специфической для данного места. Все, что вам нужно сделать, это заметить, через какое время после прохождения Луной наивысшей точки на небе наступает прилив, и у вас навсегда останется мерило для этого места. Это могут быть минуты или часы, но это будет достаточно надежно.
Луна восходит в среднем на пятьдесят минут позже каждый день, потому что она медленно движется по орбите Земли с запада на восток и поэтому немного отклоняется назад относительно Солнца. Иначе говоря, если бы вы наблюдали за прохождением Луны и Солнца над церковным шпилем и запустили секундомер, то Солнцу понадобилось бы двадцать четыре часа, чтобы снова пройти мимо шпиля, но в среднем двадцать четыре часа и пятьдесят минут, прежде чем Луна снова пройдет над шпилем. Луна имеет цикл, который длится 29,5 дней, то есть время, необходимое ей, чтобы вернуться на то же место относительно Солнца. Эти два периода диктуют два основных ритма приливов и отливов: приливы в среднем наступают на пятьдесят минут позже каждый день, а полный цикл длится примерно один месяц. (Если это поможет, представьте, что Солнце и Луна начинают совместную гонку в момент, который мы называем новолунием. Но солнце всегда быстрее и опережает луну на 12 градусов или одну тридцатую часть окружности каждые двадцать четыре часа, пока через месяц оно не обойдет луну, и цикл не начнется снова).
Влияние Луны и ее месячная орбита дают нам основной шаблон приливов и отливов, картину высоких и низких температур в течение месяца. Далее нам нужно понять, почему высота приливов и отливов может так сильно меняться в течение месяца в одном и том же месте. После Луны следующее по важности влияние на цикл приливов и отливов оказывает Солнце. Солнце в 27 миллионов раз массивнее Луны, поэтому можно было бы ожидать, что его влияние будет намного сильнее, но оно находится так далеко, в 400 раз дальше от нас, чем Луна, что его гравитационное воздействие ослаблено до такой степени, что оно становится более незначительным, но не маловажным игроком.
Солнце оказывает на наши океаны гравитационное воздействие в два раза меньшее, чем Луна. В центре большого океана Луна способна вытянуть воду вверх в виде выпуклости высотой, возможно, в фут, а Солнце способно вытянуть воду вверх на половину этой высоты, примерно на шесть дюймов. Если Солнце и Луна тянут Землю и ее воду по одной линии, то эти силы соединяются, и выпуклость океана будет равна двум выпуклостям вместе взятым - восемнадцать дюймов. Но если они тянут друг друга поперек, то эффект сводится к минимуму. Солнце и луна находятся на одной линии два раза в месяц, в новолуние и полнолуние, и вскоре после этого мы испытываем самые сильные приливы и отливы, известные как весенние приливы.
Когда Солнце и Луна не усиливают притяжение друг друга, мы получаем самые низкие высокие приливы и самые высокие низкие приливы - другими словами, наименьший диапазон. Такие приливы называются отливами.
Признаюсь, что в течение многих лет мне было трудно полностью понять логику весенних и отливов; я считал очень странным, что отливы происходят, когда Солнце тянет в направлении, которое составляет 90 градусов по отношению к Луне. Это казалось мне нелогичным, так как я думал, что было бы логичнее, если бы приливы и отливы происходили, когда солнце и луна находились напротив друг друга. Открытие, которое прояснило для меня этот вопрос и которое, я надеюсь, поможет и вам, заключается в том, что когда Солнце находится под углом 90 градусов к Луне, вместо двух очень высоких и двух очень низких приливов, кружащих вокруг Земли, мы имеем два довольно сильных высоких прилива, вызванных Луной, а между ними два слабых высоких прилива, вызванных Солнцем. Воды может быть только столько, сколько нужно, и Луна забирает большую ее часть, поэтому солнечные приливы в итоге превращаются в то, что мы называем неаповыми отливами. Не волнуйтесь, если это вам не поможет, но это всего лишь еще один взгляд на довольно сложную область.
Изучая приливы и отливы, мы должны немного сбавить обороты; это непростая область. Во время битвы за Тараву во время Второй мировой войны в Тихом океане американские морские пехотинцы столкнулись с тяжелой битвой против решительных японских защитников, и она стала еще более трудной из-за того, что "океан просто сидел там". Планировщики не поняли, что из-за отлива воды над рифом будет меньше, чем они ожидали. Это усугублялось еще и тем, что Луна находилась очень далеко от Земли, что еще больше ослабляло прилив. Многие лодки не смогли преодолеть риф и были остановлены, оставив атаку под обстрелом. Погибло гораздо больше людей, чем было необходимо, и до сих пор в рифе остаются куски зазубренного металла.
Совсем недавно, вдали от тумана войны, в январе 2015 года на песчаную отмель в Соленте, недалеко от Саутгемптона, выбросило автовоз - крупный тип грузового судна. О том, что произошло дальше, сообщила газета "Гардиан":
Первоначально в среду была идея намеренно поднять судно на плаву, поскольку существовало опасение, что оно может получить дальнейшие повреждения, если останется на отмели, где оно покоится налегке и, скорее всего, будет потрепано непогодой, которая в настоящее время обрушивается на Великобританию. От этого плана отказались, так как посчитали, что не хватит времени, чтобы очистить судно от воды, и вместо этого планировалось поставить судно на якорь и повторно спустить его на воду в будущем. Но из-за сильного прилива и порывистого ветра судно само всплыло. По словам официальных лиц, судно на короткое время вышло из-под контроля, пока его не стабилизировали и не отбуксировали в безопасное место.
Здесь мы видим, как лучшие в мире специалисты по спасению морских судов опирались на многовековой опыт, изучали данные о погоде и компьютерные прогнозы высоты приливов и отливов, но даже они не смогли определить, когда прилив поднимет лодку с песка. Хорошая новость заключается в том, что большинство ключевых моментов в лунном цикле легко определить. Полнолуние означает, что вы находитесь недалеко от весенних приливов: максимумы будут очень высокими, а минимумы - очень низкими. Если вы видите половину луны, причем оба бока светлые, значит, вы находитесь недалеко от отливов, и приливы и отливы будут менее драматичными.
Земля, Луна и Солнце выровнены, создавая «весенние» приливы.
Земля, луна и солнце, когда они создают приливы и отливы.
Новолуние - это когда Солнце и Луна находятся примерно на одной линии, и в это время Луну нельзя увидеть невооруженным глазом, но если вы знаете, что находитесь вблизи новолуния, значит, вы находитесь вблизи весенних приливов.
Расстояние Земли от Луны и Солнца различно, поскольку орбиты у них эллиптические, и чем ближе мы к ним находимся, тем сильнее гравитационное воздействие. Солнце и Луна также находятся над разными широтами в разное время, поэтому помимо двухнедельных колебаний от весенних приливов к отливам существуют более длинные и более короткие циклы, которые действуют поверх этих ритмов, делая каждый прилив более или менее экстремальным. Вот почему вы можете встретить такие выражения, как:
- Эквиноктальные приливы - эти экстремальные приливы происходят, когда солнце находится над экватором. Ожидайте необычно высокие и низкие весенние приливы в конце марта и в сентябре.
- Перигейские весенние приливы - еще один экстремальный случай, когда весенний прилив совпадает с приближением Луны к Земле.
- Суперприливы - 18,6-летний цикл положения Луны относительно Земли, который приводит к экстремальным приливам. 2015 год был годом суперприливов. Следующим будет 2033 год.
5 февраля 2004 года двадцать один китайский рабочий утонул во время сбора сердцевидок - мелких моллюсков - в заливе Морекамб на северо-западе Англии. По трагической случайности этих рабочих отправили в зону, которая колебалась между сушей и морем, и оставили работать там слишком долго.
Если вы посмотрите на любую карту береговой линии в приливной зоне, то обнаружите зону, которая неровно располагается между сушей и морем. На карте она будет отличаться по цвету от суши и моря, и этот третий цвет означает зону, известную как "высота высыхания". Высоты высыхания - это участки суши, которые в одно время сухие, а в другое - находятся под морской водой. Колебания высоты приливной воды создают эти низины, и если береговой уклон неглубокий, а приливы и отливы высокие, то местами они становятся довольно большими и могут простираться на сотни ярдов.
Как правило, во время весеннего прилива все эти области представляют собой море, а во время весеннего отлива - сушу, но в промежутке между ними происходит постоянная борьба. Неопределенность между сушей и морем открыла путь для творческого использования временного пространства; в последние годы вдоль Темзы проводились вечеринки "Reclaim the Beach", участники которых наслаждались узкой полосой влажной земли для празднования, зажатой между первоклассной недвижимостью на набережной и Темзой. А в Соленте есть песчаная отмель под названием Брамбл Бэнк, которая обнажается во время весенних отливов. Именно на этой отмели сел на мель встреченный нами ранее автовоз.
На этом небольшом временном острове традиционно проводился спорадический матч по крикету между двумя парусными клубами, но полноценный матч редко доводится до конца, поскольку приливы и отливы не слишком уважают крикет.
Во время весеннего отлива стоит посетить участки пляжа, которые обнажаются лишь на несколько часов в месяц, а один из экстремальных приливов, эквиноктальный или перигейный, может вскрыть землю, которая находится под водой несколько месяцев подряд. Если вам повезет, вы можете стать свидетелем кораблекрушений или окаменевших лесов, появляющихся из моря.
За тридцать лет страстного увлечения морями я не могу припомнить, чтобы я когда-либо встречал человека, который был бы знаком с причиной следующего, очень распространенного явления. Во многие дни два прилива, которые мы наблюдаем, заметно отличаются по высоте. Очевидно, что это никак не может быть связано с положением Луны относительно Солнца - что объясняет приливы и отливы - и никак не может быть связано с расстоянием Луны или Солнца от Земли, поскольку ни то, ни другое не меняется заметно за двенадцать часов.
Ответ кроется в том, что называется "лунным склонением", которое, к счастью, гораздо проще, чем кажется. Луна всегда появляется только над участком земной поверхности, который простирается по обе стороны от экватора. Ширина этого участка варьируется, но в максимуме его можно представить как чуть больше, чем тропики (по широте это 28,5 градусов к северу и югу от экватора). Другими словами, вы никогда не увидите Луну над головой, если находитесь к северу или к югу от Африки.
Когда Луна находится над средней точкой этого диапазона, она находится над экватором, и два прилива и отлива будут почти равны, но когда Луна находится вблизи северной или южной границы, то ситуация становится немного несбалансированной, и один прилив будет заметно выше другого. Единственный способ определить это на глаз - посмотреть на Луну, когда она проходит к югу от вас; если она окажется аномально высокой или низкой в небе для данного аспекта, то есть вероятность, что Луна находится далеко к северу или югу от экватора, и приливы будут неравномерными.
Кстати, время, которое проходит от одного максимального диапазона лунного склонения до следующего, составляет 18,6 лет, отсюда мы и получаем вышеуказанный интервал времени между "суперприливами".
Луна и Солнце вместе создают длинные низкие волны, которые катятся по земному шару, задавая ритм для высоких и низких приливов, но они не могут объяснить, почему мы получаем такие огромные вариации высоты и поведения в разных местах. Солнечные и лунные ритмы настолько надежны, регулярны и предсказуемы, и все же приливы и отливы, которые мы наблюдаем на побережьях по всему миру, настолько разнообразны, что трудно представить, что они связаны между собой.
Есть два основных фактора, которые помогают объяснить эту изменчивость: размер моря, с которым соседствует береговая линия, и форма этой береговой линии. Чем больше море, тем больше воды будет в приливной волне, поэтому маленькие моря не могут создавать огромные приливы и отливы. В Библии нет упоминаний о приливах и отливах, поскольку Средиземное море слишком мало, чтобы вызвать большие приливы и отливы. Но на другой стороне Аравийского полуострова мы находим следующие упоминания о приливах и отливах в рассказе торговца первого века:
Вся страна Индия имеет очень много рек и очень большие приливы и отливы; они увеличиваются в новолуние и в полнолуние на три дня, и спадают в промежуточные дни луны. Но около Барыгазы он гораздо больше, так что дно внезапно становится видимым, и теперь часть сухой земли - море, и теперь сухо там, где только что плавали корабли; а реки под натиском прилива, когда вся сила моря направлена против них, сильнее поднимаются вверх против своего естественного течения, на многие стадии.
Одним из самых решающих факторов высоты прилива, который вы увидите на побережье, будет местный рельеф. Когда приливная волна соприкасается с сушей, начинают происходить самые разные удивительные вещи. Вода устремляется вверх по речным заливам, накатывается на береговые линии, закручивается вокруг островов. Иногда она даже отскакивает назад и отменяет сама себя, поэтому в некоторых местах, например, в Мексиканском заливе, существует только один прилив. В Саутгемптон-Уотер, эстуарии на южном побережье Англии, существует явление, известное как "двойной прилив", когда рельеф и результирующий поток воды приводят к двойному пику во время прилива, что, по сути, является сверхдлинным периодом высокой воды - одна из тех вещей, которые помогли Саутгемптону стать военно-морским и торговым портом.
Солнце и луна вместе могут поднять прилив только на восемнадцать дюймов; все более значительное, чем это, должно объясняться формой земли и тем, как приливная волна реагирует на эту форму. В некоторых случаях земля может сконцентрировать эту небольшую выпуклость до экстремальных высот в пятнадцать ярдов и более, которые мы видим в таких местах, как устье реки Северн в Юго-Западной Англии. Причина, по которой в устье Северна наблюдаются такие дикие диапазоны, становится очень понятной, если посмотреть на него на карте: Это узкая воронка, и всякий раз, когда вода вытесняется из открытых, глубоких областей в узкие, зажатые мелководья, скорость, высота и поведение воды становятся дико преувеличенными.
Существует несколько основных правил, позволяющих определить, связаны ли различия в поведении приливов и отливов с Солнцем и Луной или с местными факторами. Если вы видите, что высота и характер приливов в разные дни в одном и том же месте отличаются, причина этого будет заключаться в том, что делают Луна и Солнце. Если вы видите, что в один и тот же день в разных местах приливы происходят по-разному, причина этого кроется в форме береговой линии. Высота прилива не движется от низкой к высокой воде с постоянной скоростью, и скорость ее изменения будет следовать простой схеме, которую можно запомнить с помощью очень полезного приема под названием "Правило двенадцатых". Между каждым отливом и приливом проходит примерно шесть часов, и общее количество воды, прибывающей за это время, можно представить себе как разделенное на двенадцать равных объемов, которые распределяются между шестью часами неравномерно. В каждый час после отлива прибывает следующее количество воды:
¹/₁₂, ²/₁₂, ³/₁₂, ³/₁₂, ²/₁₂, ¹/₁₂
Как видно из этих долей, половина воды прибывает за два часа в середине (³/₁₂ + ³/₁₂ = ⁶/₁₂), а высота меняется очень медленно по мере приближения к приливу или отливу. Это тот же эффект, который мы наблюдали с приливными течениями, только здесь мы имеем в виду вертикальные изменения, а не горизонтальные - высота не течет.
Во время каждого прилива или отлива наступает кратковременное затишье, пауза перед тем, как вода изменит направление и снова начнет ускоряться вверх или вниз. На Западе это явление известно как затишье или стоянка прилива, но во всех мореходных культурах есть свой взгляд на этот застой. Среди первых народов Британской Колумбии это время называлось xtlúnexam, и его спокойствие использовалось в историях для обозначения того, что в конце концов все будет хорошо. Отношения между Землей, Луной и Солнцем диктуют ритмы приливов и отливов, которые мы наблюдаем, а форма береговой линии объясняет большую часть колебаний в разных местах в один и тот же день. Но есть и множество других незначительных факторов, которые могут влиять на высоту прилива. По отдельности они не часто имеют большое значение, но если они совпадают, то в совокупности их влияние может усугубляться.
Ветер нагоняет воду на подветренные берега, и в экстремальных случаях это может вызвать так называемый штормовой нагон, когда приливы превышают ожидаемую высоту и могут нанести огромный ущерб жизни и имуществу. В 1953 году штормовой прилив поднял уровень моря на несколько метров в Северном море, что привело к гибели более 2 000 человек на побережье Голландии и Великобритании. А в США ветры ураганов регулярно приводят к огромным штормовым нагонам.
В 2005 году ураган "Катрина", обрушившийся на Новый Орлеан, вызвал нагон воды высотой в двадцать восемь футов, в результате чего погибло около 1800 человек. Сильные ветры обычно возникают в зонах низкого атмосферного давления, что может усугубить проблему. Как мы видели ранее, атмосферное давление влияет на высоту прилива: чем ниже давление, тем выше будет прилив в тот или иной день. Возможно, вам будет легче запомнить это, если вы представите, что высокое давление давит на воду и сжимает ее, а низкое позволяет воде подниматься вверх, как будто сжимая один конец длинного тонкого воздушного шара. Обычно это незначительное влияние, но экстремальный минимум может увеличить прилив на побережье на фут.
Ветры влияют на приливы далеко за пределами той области, где они дуют в данный момент. По этой причине, если прилив выше, чем ожидалось или прогнозировалось, и низкое давление не объясняет этого, то это может быть предупреждением о сильных ветрах в море и приближении плохой погоды.
Помимо ветра и давления, на прилив влияет температура воды. Если вода очень теплая, это может увеличить уровень воды в прибрежной зоне на шесть дюймов. Ветер также может влиять на время поворота прилива: ветер, дующий в том же направлении, что и приливные течения, задержит поворот, а ветер, дующий против него, ускорит его, в каждом случае на час.
На прибрежных реках, чем дальше от моря, тем позже в среднем начинается прилив. Если вы находитесь на расстоянии нескольких миль от берега, прилив может начаться на десять минут позже, чем на побережье, или даже на час, если вы находитесь на расстоянии тридцати миль от берега. Это может привести к странным последствиям, когда река временно течет в разных направлениях в одно и то же время в местах, отстоящих друг от друга всего на несколько миль. В поведении приливных рек существует множество асимметрий. Прилив обычно сильнее паводка, поскольку восходящий прилив борется с естественным нисходящим потоком пресной воды. Когда прилив, наконец, преобладает, образуется скопление накопившейся воды, которая затем выплескивается в море. Как и во всех реках, течение неравномерно: в глубоких местах оно гораздо быстрее, а на мелководье - медленнее.
Если перед вами приливная река, стоит знать несколько хитростей. Эти реки откладывают веточки и всякий другой флотский мусор на отметках половодья, особенно в любые удобные ловушки у кромки воды, например, в развилку ветвей ивы. Но если у вас есть глаза-бусинки, вы, надеюсь, начнете замечать, как количество флота, который вы можете увидеть в воде - веточки, листья, камыш и детрит - увеличивается, когда вы находитесь вблизи весенних приливов.
Во время весенних приливов вода поднимается выше, чем в течение двух недель, а это значит, что раз в две недели вода взметает много случайной материи с берегов реки. На некоторое время она оказывается в самой быстрой части течения реки, в центре, а затем уносится в водоворот или укромное место, где и собирается. Таким образом, во время весенних приливов вы обнаружите больше флотамассы как в воде, так и собирающейся в кучи по краям.
Если вы достаточно хорошо узнаете приливную реку, вы быстро заметите, как уровень детрита, природного и человеческого, в этих местах колеблется, поскольку высота воды и ее скорость меняются со временем. Как ни странно, но по количеству мусора на любой приливной реке можно определить фазу луны. Наибольший размах и скорость приливов и отливов наблюдаются после новолуния и полнолуния, поэтому если вы видите на реке много плотвы, которая собирается в этих зонах мертвой воды, то знайте, что вы близки к полнолунию или новолунию. Недавно, после очень хорошей погоды, я увидел шезлонг, безмятежно, но быстро плывущий по середине реки; это не было совпадением, поскольку накануне было полнолуние.
Вы поймете, что детали начинают собираться воедино, когда заметите эти маленькие знаки, и они побудят ваш разум к дедуктивным размышлениям. "Ах! Много веток на реке, это, должно быть, весенние приливы, что означает, что мы находимся вблизи либо полнолуния, либо новолуния". Когда вечером вы видите полную луну, это совсем не плохое предчувствие.
ЖИВОТНЫЕ
Так много животных настроены на приливы и отливы, что вы можете заметить явные изменения в поведении животных в момент прилива. Один друг сообщает, что бакланы гораздо чаще встречаются на Темзе во время отлива, чем во время прилива, и что когда прилив сменяется отливом, бакланы улетают. В связи с этим я встречал несколько сообщений о том, что люди могут слышать, как поворачивается прилив, но я еще не имел такого удовольствия, и оно остается в списке моих желаний. Самое близкое, что мне удалось, - это бульканье на илистых отмелях, когда газы выходят во время отлива, но вы можете добиться большего. Многие животные настроены на мощное воздействие приливных течений. Клавдий Аэлиан, римский автор, писавший о поведении животных в третьем веке, заметил, что крабы не пытаются бороться с течениями, которые ускоряются вокруг мысов, потому что..:
. ...они заранее знают об этих опасностях, и всякий раз, когда они приближаются к мысу, каждый из них направляется в какое-нибудь укромное углубление и ждет остальных. Собравшись в этом месте, они выползают на сушу и карабкаются по скалам, и таким образом по суше они проходят то место, где море имеет самые сильные течения и обладает наибольшей силой.
Мне особенно нравится этот древний пример, поскольку он перекликается с поведением выдр, которое мы рассматривали в главе "Реки и ручьи": выдры плывут по течению, когда плывут вниз по течению, но выбирают короткие пути по суше, когда плывут вверх по течению.
Поскольку жизнь всех прибрежных существ в той или иной степени зависит от приливов и отливов, лучше всего сосредоточиться на тех, которые вы встречаете чаще всего или которые кажутся вам наиболее интересными. Невозможно перечислить все интригующие взаимосвязи, которые вы можете обнаружить, но я могу предложить один пример, который мне очень полюбился, - это червь-удильщик, который иллюстрирует эту идею. Они широко распространены в Великобритании, но даже если они для вас в новинку, их легко представить: Песчаные "слепки", которые они оставляют после себя на мокром песчаном пляже, выглядят как миниатюрное, песочного цвета нечто среднее между собачьим дерьмом и кучей мягкого мороженого.
Два основных вида коловраток сгруппированы вместе, что характерно для всех животных и растений при первом знакомстве с ними (знаете ли вы, что существует 375 видов ежевики?). Но специалисты учатся различать два основных. Из кувшинок получаются хорошие наживки, и рыболовы, как правило, знают об этом лучше всех, они называют два типа: черная кувшинка и кувшинка-подкаменщик. Черные кувшинки имеют аккуратный, круглый слепок, свернутый упорядоченным образом. Blow Lug оставляет более беспорядочный беспорядок.
Черные кувшинки обычно встречаются гораздо ниже, чем кувшинки Блоу, и часто обнаруживаются только тогда, когда приливы и отливы приближаются к весенним. Все это трудно запомнить даже фанатикам, и когда все становится запутанным, обычно лучше сначала дойти до смешного:
Если ваш прилив свернулось систематически
и не развалился хаотично,
то это не может быть "Дутая кувшинка".(Blow Lug)
Это должна быть черная кувшинка (Black Lug)
А также очень низкое море.
А потом снова надеть разумную шляпу и все упростить:
Если ваш лаг идет аккуратно, это очень низкое море.
Мы рассмотрели основные факторы, влияющие на высоту приливов и отливов: Луну, Солнце, ветер, атмосферное давление и температуру, но читатель-водник, если захочет, может перейти на почти жуткий уровень исследования. Национальное управление океанических и атмосферных исследований, федеральный орган США, который занимается этой областью, учитывает тридцать семь основных независимых переменных при прогнозировании приливов; это солнце, луна и еще тридцать пять других. Океанограф д-р Артур Дудсон определил в общей сложности 396 факторов. Возможно, это сложная область, но приливы - это возможность удивиться взаимосвязанности мира природы.
