18. Редкие и необычные
В ЭТОЙ ГЛАВЕ мы рассмотрим некоторые водные явления, которые вы вряд ли встретите часто, но о которых все же стоит знать, поскольку они окажут на вас большое влияние, если вы с ними столкнетесь. Драматические эффекты некоторых из этих явлений также означают, что они привлекают больше внимания и о них говорят гораздо больше, чем о некоторых более тонких эффектах, которые мы рассматривали до сих пор.
ВОЛНЫ КЕЛЬВИНА
Вращение Земли создает в океанах явление, известное как "волны Кельвина". Подробные научные данные умопомрачительны, но основной принцип не так уж плох. Когда вы помешиваете что-то, например, чашку чая, легко увидеть, как это движение создает более высокие и более низкие области, маленькие волны, которые кружатся вокруг чашки. Океаны мягко перемешиваются, подталкиваемые Землей при ее вращении, и это создает волны Кельвина. Поскольку волны Кельвина распространяются в одну сторону, с запада на восток, это означает, что при определении высоты приливов и отливов важно учитывать аспект береговой линии, поскольку береговые линии, обращенные на запад, как правило, испытывают наибольшие нагрузки. Волны Кельвина объясняют, почему в порту, обращенном на запад, часто наблюдаются более сильные приливы, чем в порту, обращенном на восток, даже если у них один и тот же участок моря.
ЦУНАМИ
В течение многих десятилетий слова "цунами" и "приливная волна" использовались многими людьми почти взаимозаменяемо, но это излишне запутывало людей. Ситуация трагически прояснилась в 2004 году, когда цунами в Индийском океане унесло жизни сотен тысяч людей и заставило мир столкнуться с этими водными чудовищами и лучше понять их.
Цунами не имеет ничего общего с приливами и отливами; это океаническая волна, возникающая в результате мощного подводного возмущения, обычно землетрясения или извержения вулкана. Сейсмический удар создает набор волн, которые удивительно длинные и низкие, когда они начинают жить - всего около одного-двух футов в высоту, с промежутками между гребнями до десяти минут. В 2004 году впервые были проведены точные измерения высоты цунами на этой ранней стадии с помощью радара: через два часа после землетрясения высота волн составила два фута.
Эти все еще нежные волны затем излучаются из области своего бурного возникновения, двигаясь с огромной скоростью, типичная скорость составляет 500 миль в час. Как и все другие волны, их высота немного уменьшается по мере того, как они распространяются по открытому океану. Через три часа и пятнадцать минут после землетрясения 2004 года высота волн была чуть больше фута.
Нет лучшей или более страшной демонстрации физики, которая диктует изменение высоты и длины волн, когда они достигают мелководья, чем цунами. Когда эти длинные, низкие волны достигают мелководья у побережья, волны укорачиваются и поднимаются до разрушительной высоты. 230 000 человек в четырнадцати странах погибли в декабре 2004 года, когда волны, которые когда-то были ниже колена, превратились в 100-футовых убийц, пронесшихся по прибрежным населенным пунктам. Одним из немногих признаков приближения цунами с берега является внезапный откат воды, когда ее уносит в море растущая волна. Морские цыгане мокен, живущие в Андаманском море, заметили это и были одними из немногих, кто оценил серьезность этого признака и вовремя покинул опасное место. Салех Калатхалай, рыбак с копьем, заметил необычную тишину среди животных, таких как цикады, и побежал предупредить жителей деревни. Знаки убедили жителей деревни, и они перебрались на возвышенность. Цунами разрушило их деревню, но они спаслись.
КОГДА НЕТ ДРУГОГО ОБЪЯСНЕНИЯ ВОЛНЕ...
Если вы долго наблюдаете за прибрежным мелководьем, то, скорее всего, увидите несколько различных типов волн, которые мы рассматривали ранее. Некоторые из них могут быть созданы прибоем, пришедшим издалека, а иногда будет много волн, порожденных местными ветрами. Иногда вы также увидите волны, порожденные волнами от лодок, как ближних, так и дальних.
Но что, если нет ни волны, ни ветра, ни волнения? Возможно ли появление волн? Да. Как мы видели, приливы можно представить как очень длинные, низкие волны, которые огибают половину планеты. Но мы также видели, как волны укорачиваются - их длина волны уменьшается - всякий раз, когда они приходят на мелководье. Иногда можно заметить, что на берег приходят волны, источником которых являются приливы и отливы, огибающие планету. Это настоящие приливные волны, и хотя они встречаются довольно часто, их очень редко распознают.
ПРИЛИВНОЕ ОТВЕРСТИЕ
Если вышеупомянутые приливные волны прибывают в место, где эта энергия направляется в воронку, а затем встречается с трением канала, то начинает формироваться серьезная волна. Если эта бурная новая волна затем вынуждена бороться с отходящим течением, в результате нарастает большое давление, которое в конце концов высвобождается в виде набегающей волны огромной силы, известной как "приливное отверстие". Рельеф и ритмы приливов и отливов зависят друг от друга, поэтому в одних местах приливные боры происходят предсказуемо, а в других - нет. В заливе Кука на Аляске есть приливная скважина, которая оставляет рыбу у берегов после того, как волна уходит.
На реке Сене во Франции тоже есть такой прилив, известный как le mascaret, и в те времена, когда его поведение не было хорошо задокументировано, понято или предсказано, он захлестнул насмерть только что вышедшую замуж дочь Виктора Гюго и ее мужа.
АМФИДРОМЫ
Все силы, которые заставляют наши приливы и отливы подниматься и опускаться, в некоторых местах уравновешивают друг друга, оставляя море без приливных максимумов и минимумов. Эти места известны как "амфидромы". Течения в этих местах сохраняются, но вертикального движения воды нет. Амфидромы обычно находятся далеко в море и не оказывают большого влияния, кроме как вызывают любопытство.
НЕПРАВИЛЬНЫЕ ВОЛНЫ
В феврале 1883 года на значительный пароход "Гламорган" обрушилась волна, которая сделала его карликовым и разбилась об него, оторвав мачту и разрушив рубки и мостик. 320-футовое судно затонуло на следующий день, но этого времени хватило, чтобы 44 члена экипажа успели спастись в спасательных шлюпках и рассказать о чудовищной волне, с которой не мог справиться ни один корабль.
На протяжении десятилетий ученые считали сообщения моряков о волнах, которые были слишком большими, чтобы в них можно было поверить, волнах, которые затмевали своих соседей и поглощали корабли целиком, причудливыми морскими разговорами и не более того. Считалось, что математические модели, описывающие почти все, что происходит с морскими волнами, не допускают никаких колебаний и гигантов, поэтому они не могут существовать. Сотни свидетельств очевидцев мало что могли противопоставить уравнениям волн, которые разработали математики.
Оказалось, что ученые полагались на несколько упрощенное представление о поведении морских волн. Это мнение изменилось 1 января 1995 года, когда волна обрушилась на платформу газовой промышленности в Северном море. Это была волна, которая просто не укладывалась в модели ученых. Высота этой массивной волны, измеренная лазерными датчиками, составила 84 фута (25,6 метра), что более чем в два раза превышало высоту других, уже огромных волн в этом районе. Небольшой ущерб был нанесен газовой платформе, но математика, которая определяла наши представления о том, какие волны возможны, была разбита вдребезги.
Гигантская волна, измеренная с нефтяной платформы в Северном море в Новый год 1995 года, которая подтвердила существование "волн-изгоев".
В среднем волны, которые ветер создает на море, очень аккуратно вписываются в определенные модели размеров, и эти обычные волны также аккуратно вписываются в математические модели. Как мы уже видели, сила ветра, расстояние и продолжительность времени в среднем создают волны определенной высоты. Но главное историческое заблуждение заключалось в том, что это лишь ориентировочные вероятности, а волны, не соответствующие предсказанным размерам, действительно случаются - просто они не так часты. Все дело в вероятности: может пройти сотня волн одинакового размера, но это не меняет того факта, что остается небольшая вероятность того, что следующей пройдет волна гораздо большего размера. А капитаны кораблей, по крайней мере, те, которые выжили, знали об этом на протяжении веков, что существует ничтожная вероятность того, что время от времени будет возникать чудовищная волна.
Некоторые из факторов, которые мы рассматривали ранее, могут увеличить вероятность возникновения как больших волн, так и волн-изгоев; например, сильные течения, противостоящие большим волнам, вызванным ветром. Возможно, именно поэтому в некоторых местах регистрируется больше случаев наблюдения и загадочных кораблекрушений, чем в других: наиболее известен район мыса Агульяс у берегов Южной Африки. Кроме как избегать этих районов и штормов, что, возможно, не является возможным для некоторых моряков сегодня и, конечно, не было возможным для многих в прошлом, в настоящее время мало что можно сделать, чтобы точно предсказать, где и когда эти волны могут обрушиться на судно. Немного иронично, что новейшие научные данные придают немного достоверности традиционной фаталистической философии моряков, согласно которой, когда твой номер поднят, он поднят, и это просто так.
ЗАГАДКА ЛЮКА
Большие вихри, закручивающиеся внутрь, вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. Такое направление вращения обусловлено вращением Земли, вызывающим так называемый эффект Кориолиса. В больших масштабах это движение очень надежно и позволяет синоптикам предсказывать поведение погодных систем низкого давления и океанических течений. Это гарантированно происходит в больших системах, таких как погода или океан, но ученые долго ломали голову над тем, насколько мал может быть водоем, чтобы продемонстрировать этот эффект.
Оказывается, ученые в основном согласны с тем, что вода будет вести себя подобным образом вплоть до... ванны, но здесь они расходятся во мнениях. Некоторые, например, французский инженер-гидротехник Франсис Бизель, утверждали, что ванна слишком мала для демонстрации этого эффекта и что вода будет закручиваться по спирали в любом направлении в любой точке земного шара. Но американский инженер Ашер Шапиро не был готов к тому, что его лишат удовольствия принимать ванну, и поэтому поставил контролируемый эксперимент, чтобы ответить на этот вопрос раз и навсегда. В 1962 году Шапиро утверждал, что в лабораторных условиях Массачусетского технологического института в США (а значит, в северном полушарии) вода в ванне будет вращаться против часовой стрелки, когда она падает в сливное отверстие. Его результаты не получили всеобщего признания. Все согласились лишь с тем, что начальные условия жизненно важны для результата: Вода должна отстояться по крайней мере в течение двадцати четырех часов, чтобы избежать любого остаточного движения.
Чтобы продемонстрировать чувствительность направления движения воды при вытаскивании пробки, достаточно перед вытаскиванием пробки быстро перемешать воду возле пробки рукой. Какое бы направление вы ни выбрали, именно в этом направлении вода будет закручиваться по спирали по мере вытекания воды из ванны, и это направление не изменится, независимо от того, в каком полушарии вы находитесь.
Справедливое резюме ситуации с ванной таково: Вода будет вращаться против часовой стрелки из-за эффекта Кориолиса в любой большой системе в северном полушарии, но чем меньше вихрь, тем больше вероятность того, что начальные условия повлияют на направление движения, которое вы увидите. Вы можете предсказать направление океанских вихрей с почти полной уверенностью, но для того, чтобы с уверенностью предсказать эффект Кориолиса в крошечных вихрях, таких как ваша ванна, вам придется превратить свою ванную комнату в стерильную лабораторию, где нет движения воздуха, а затем подождать как минимум сутки, прежде чем вынуть пробку, в идеале с помощью роботизированной руки.
Водяной смерч
Я никогда не забуду, как много лет назад летел над Ла-Маншем на легком самолете. В обычный солнечный день я заметил, что в нескольких милях к югу от острова Уайт появилось возвышающееся зловещее облако. Что-то в этом облаке меня насторожило, и я долго рассматривал его, пока мои глаза не различили тонкую, кружащуюся колонну воды под ним. Я увидел свой первый и на сегодняшний день единственный водяной смерч. Я отклонился от облака, связался по радио с управлением воздушным движением, чтобы сообщить об этом, и они пообещали передать информацию о наблюдении другим воздушным судам и морскому сообществу. Существует два типа водяных смерчей: торнадические и неторнадические, и именно последний я наблюдал в тот летний день. Неторнадические водяные смерчи очень локализованы и часто наблюдаются в хорошие погожие дни. Их жизнь коротка, и хотя скорость ветра в отдельных местах может быть серьезной, они не вызывают широкомасштабных разрушений. Торнадические водяные смерчи, как следует из названия, представляют собой смерчи над водой и являются совершенно другими явлениями, представляя собой очень серьезную угрозу на обширной территории.
Общая циркуляция океана
Эффект Кориолиса изгибает основные океанические течения по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Когда этот эффект сочетается с тем, как океаны прижимаются к континентам, в результате в некоторых местах образуются океанические гиры - огромные, клубящиеся массы воды. Гиры действуют как ловушки для флотамассы, поскольку плавающий мусор, как природный, так и созданный человеком, попадает в эти вращающиеся системы, часто на долгие годы. Это привело к тому, что в некоторых местах скопилось огромное количество мусора; одну из зон с досадой прозвали "Великим тихоокеанским мусорным пятном".
ВАЛКИ В МОРЕ
Традиционно слово "валок" используется для обозначения длинных линий срезанных культур, которые мы видим на полях во время сбора урожая, но это слово было заимствовано и применяется ко многим вещам, которые образуют длинные линии в ландшафтах.
Ветер, дующий над открытым океаном, может вызвать явление, известное как "циркуляция Ленгмюра", когда образуются водяные вихри, похожие на штопоры в океане. Эти штопоры образуют длинные линии, параллельные направлению дующего ветра. Вихри заставляют воду подниматься по длинным линиям в одних местах и опускаться в других. В результате в океане образуются длинные, видимые линии, которые могут состоять из более спокойных участков, более шероховатых участков, водорослей или другого флота.
Если вы видите в море длинные прямые линии, расположенные по направлению ветра, то, скорее всего, перед вами валы. (Но помните, что если вы видите линии гладкой, спокойной воды совсем рядом с берегом в день легкого бриза, то, скорее всего, перед вами сликовые линии среди ряби, см. главу "Чтение волн").
ВОДОВОРОТЫ
Если сильные приливные течения сталкиваются с подходящим рельефом, то эти быстрые воды приходят в вращение, называемое "водоворотом". Самые сильные водовороты можно услышать за десятки миль. Корривреккан у острова Юра в Шотландии - один из самых больших и мощных водоворотов в мире, и в 1947 году в нем чуть не утонул Джордж Оруэлл. А у побережья штатов Мэн и Нью-Брансуик (Канада) находится Старый Соу - самый большой водоворот в Западном полушарии, его диаметр может достигать 250 футов.
СКОЛЬЗКАЯ ВОДА
Во время Олимпийских игр 1968 года в Акапулько моряки столкнулись с коварным явлением, известным как "скользкое море". От грандиозных эстуариев до более скромных рек, вполне вероятно, что вы проведете часть своего прибрежного времени вблизи места, где вода реки встречается с морем, не в последнюю очередь потому, что это популярные места. Во время прилива и отлива пресная вода попадает в море. Пресная вода обладает большей плавучестью, чем соленая, поэтому они не всегда хорошо смешиваются, и пресная вода может образовать слой поверх рапы, особенно если она теплее, что вероятно летом. Этот скользкий слой воды ведет себя заметно иначе, чем морская вода под ним и вокруг него. Этот скользкий слой будет приводиться в движение ветром, что может привести к его движению в направлении, отличном от направления движения соленой воды. Морякам на Олимпийских играх 1968 года понадобилась помощь стратегов, чтобы понять, почему соседние участки воды движутся в таких нелогичных направлениях.
Блуждающие огоньки и тыквенные фонари (WILL-O’-THE-WISPS AND JACK-O’)
В некоторых неподвижных водах, например, в болотах, количество мертвой органики, которой питаются бактерии под поверхностью, приводит к тому, что в воде заканчивается растворенный кислород. В этот момент бактерии не сдаются, но им на смену приходят анаэробные специалисты, которые расщепляют разлагающуюся растительную и животную массу с помощью других процессов. Анаэробные бактерии производят газ метан, и если его образуется достаточно много, он поднимается на поверхность. Очень иногда этот газ самопроизвольно воспламеняется, образуя на поверхности воды танцующие голубые языки пламени. Этим пламенам дали несколько прозвищ, включая "Will-o'-the-Wisps" и "Jack-o'-Lanterns". Они остаются в моем списке "я бы очень хотел увидеть их однажды", и я надеюсь, что вам повезет увидеть их.
ЗЕЛЕНАЯ ВСПЫШКА
Проведите достаточно времени в кругу любителей мореплавания в коктейльные часы, и вскоре вы услышите, как кто-то обсуждает "зеленую вспышку". При благоприятных атмосферных условиях (и особенно во время метеорологического явления, известного как "температурная инверсия") наступает момент сразу после заката или перед восходом солнца, когда красная и желтая части солнечного света не могут зайти за горизонт, а синяя часть света заходит слишком далеко и полностью рассеивается в атмосфере. В этот момент есть только один цвет, который способен проделать путь от горизонта до ваших глаз, и если вы будете терпеливы и удачливы, то увидите вспышку ярко-зеленого цвета у горизонта. Зеленая вспышка наблюдается редко и имеет полумифический статус, но это реальное явление, и его можно увидеть.
Если вы заметите, что солнце немного вытянуто по вертикали, в отличие от гораздо более распространенного эффекта сплющивания, то это признак температурной инверсии, когда теплый воздух располагается поверх холодного, и это идеальные условия для наблюдения зеленой вспышки.
ЛЕТЯЩАЯ РЫБА
Есть что-то такое в одиночестве на лодке в ночном океане, что идеально сочетает в себе восторг и страх. Чувство удивления от необъятности морей и звездного неба оттеняется осознанием того, что вы находитесь во власти природы, поэтому лучше наслаждаться хорошими, спокойными временами, пока они длятся. Я находился в такой ситуации в Атлантике в декабре 2007 года, любуясь Марсом и Орионом, слушая успокаивающий постоянный шлепок носа яхты по скромным волнам, когда я получил шок, к которому не был готов.
Одним из моих предрассветных занятий было пройтись по палубе небольшой яхты, осматривая паруса и такелаж и случайно подбирая всех летающих рыб, которые приземлились там накануне вечером, и возвращая их в море, в основном уже давно мертвыми. Я не готовил и не ел их, как это делала команда Тура Хейердала на плоту, но утешался тем, что трудно голодать в той части света, где съедобная рыба выпрыгивает из воды практически на сковородку. Однажды ночью летучая рыба вернулась в море живой с моей панической помощью, но не раньше, чем она сильно и быстро ударила меня по лицу, вызвав сцену комичного брыкания как рыбы, так и меня, и полный тезаурус ругательств.
С тех пор как произошло это неожиданное знакомство, я не перестаю увлекаться летающими рыбами. Считается, что существует от шестидесяти до семидесяти видов, разделенных на двух- и четырехкрылые группы, и они могут вырастать до полутора футов в длину. Технически они не летают, а скользят на неподвижных крыльях, преодолевая от 50 до 300 футов при каждом скольжении. Рекорд был установлен в Японии, где один из них пролетел в течение сорока пяти секунд. Это может показаться не впечатляющим, но сравните это с людьми, которые не могут взлететь из воды и скользят в течение половины секунды. Их полет - это тактика побега, и она гениальна не только потому, что придает рыбам скорость или выводит их из воды, но и потому, что позволяет им выполнять фокус с исчезновением за зеркалом. Рыба использует тот факт, что поверхность моря кажется зеркальной, если смотреть на нее под определенным углом, поэтому хищники теряют ее из виду.
Это тот же эффект снизу воды, который заставляет нас видеть небо, если смотреть на поверхность под небольшим углом. Вы можете попробовать это, плавая под водой. Вы сможете увидеть много, если будете смотреть почти прямо, но только серебристую поверхность, если будете смотреть ближе к горизонтали. Очень часто можно увидеть голову и плечи человека, стоящего у бассейна, но не его нижнюю половину, например. Как и бабочки, летучие рыбы наделены изысканными названиями: Большая малина, Леопардовое крыло, Сержант Пеппер, Апачи Пинквинг, Пурпурная дымка, Скрипучий дождевик, Тихоокеанский некромант ... . .
Их крылья часто демонстрируют великолепные переливчатые цвета, которые исчезают вскоре после смерти. Причина этих цветов остается загадкой, поскольку ни ухаживание, ни защита не объясняют их полностью; красота, которую нелегко объяснить, - это то, что мне особенно нравится. Обычно они встречаются только в морях с теплой водой, более 68 градусов по Фаренгейту, и являются одними из самых распространенных рыб в тропических поверхностных водах.
Мираж
Очень часто бывает, что воздух прямо над водой заметно холоднее, чем воздух чуть выше, и всякий раз, когда полосы воздуха разной температуры оказываются рядом друг с другом, они действуют как линза, изгибая свет, который мы видим.
При благоприятных условиях это изгибание света приводит к тому, что предметы, которые обычно находятся далеко за горизонтом, появляются в поле зрения прямо над морем. Инуиты называют этот эффект puikkaqtuq, что переводится примерно как "всплытие", и используют его, чтобы найти дорогу и заметить землю на расстоянии, которое в обычных условиях было бы невозможным. Тот же эффект знаком и жителям тихоокеанских островов, там этот прием называется te kimeata.
ПЛЕТЕНЫЕ РЕКИ
Скорее всего, мы увидим, как реки извиваются на нижнем уровне, но если вода течет по правильному уклону и по правильному типу наносов, то основное русло разделится на десятки более тонких, образуя «плетеную реку». Тонкие русла в разветвленных реках переплетаются друг с другом и между песчаными отмелями и островами. (Плетеные реки — это тот же эффект, только в гораздо большем масштабе, что и «следы ручейков», с которыми мы познакомились в главе «Пляж».)
Слово «коса» происходит от среднеанглийского «breyden», что означает внезапное движение, и имеет свои корни от древнеанглийского «bregdan» — обнажать, как меч. Это подходящее слово для каналов, которые меняют направление почти мгновенно и непредсказуемо, отказываясь от старого канала и регулярно переключаясь на новый курс.
ПОДВОДНАЯ МОЛНИЯ
Пожалуй, самый загадочный водный знак, о котором я когда-либо слышал, — это те лапа — подводная молния. Когда Дэвид Льюис плыл с жителями островов Тихого океана, ему сказали смотреть глубоко под воду, где он видел полосы и вспышки света. Островитяне привыкли использовать эти световые вспышки для навигации, поскольку они надежно исходили от суши и их лучше всего было видно на расстоянии от 80 до 100 миль от острова, что находится далеко за пределами видимости.
Любое научное объяснение этих вспышек все еще носит спекулятивный характер — возможно, это какая-то форма биолюминесценции, вызванная отраженными от земли волнами, — но это остается загадкой, которую еще предстоит разгадать.
