Прибой


Волны в открытом море всегда менее опасны для судов и пловцов, чем у берега. Недаром опытные капитаны в случае, если их судно застает шторм у берега и если нет поблизости подходящего порта, бухты или залива, стараются уйти в открытое море, подальше от берега. Достаточно взглянуть на море с берега, когда по его поверхности бегут правильные и, может быть, даже малозаметные волны зыби, чтобы понять, что у берега даже спокойные, плавные и правильные волны зыби начинают свирепствовать. В некотором удалении от берега, а иногда и у самой береговой черты можно видеть огромные гребни волн, покрытые белой пеной. Эти гребни то разбиваются о берег или мелководье и рассыпаются обильными брызгами и пеной, то появляются вновь на глазах наблюдателя, вырастают до определенной высоты и вновь разрушаются. При этом раздается характерный шум, или, как говорят, рокот моря. Это явление носит название прибоя. Прибой волн наблюдается при ветровом волнении и при подходе к берегу зыби. Прибой наблюдается у отмелых и у приглубных. берегов моря. Однако вид разбивающихся волн в каждом из этих случаев различный. Точнее говоря, на каждом участке побережья прибой имеет свои характерные особенности (см. вклейку после стр. 264).

Причина того, что именно у берега волны начинают свирепствовать больше, чем в открытом море, состоит в том, что энергия волн связана, как уже не раз отмечалось, с движением частиц воды, которое происходит не только на поверхности, но и в определенном слое воды. Причем глубина, до которой распространяется заметное движение частиц, возрастает вместе с увеличением длины волны. В большинстве случаев при подходе к берегу на пути перемещения волны встречают глубины меньшие, чем длины самих волн, и даже меньше половины длины волн.

Поэтому та энергия движения, которую несет с собой) волна при подходе к берегу, должна распределяться в меньшей толще воды, что неизбежно приводит к увеличению размахов каждой частицы воды. При подходе волн к берегу должны измениться и формы орбит, по которым движутся частицы. Из круговых они должны стать эллиптическими. Причем, чем ближе к берегу, чем мельче место, над которым проносится волна, тем больше должен быть вытянут эллипс в горизонтальном направлении. В связи с этим частицы совершают больший путь в горизонтальном направлении, чем в вертикальном. Теперь уже нельзя пренебрегать орбитальными движениями частиц ни пловцу, ни кораблю. Это движение становится настолько существенным, что неопытный пловец неминуемо попадет в беду.

Поэтому подход к берегу во время прибоя для судов или шлюпок требует большого умения и всегда чреват опасностями. Положение судоводителя осложняется еще и тем, что вид прибоя со стороны моря существенно отличается от вида гребней прибоя с берега, так как к морю всегда обращен более пологий склон волны прибоя, чем к берегу. По мере бега волны по мелководью ее высота возрастает, а длина уменьшается. Волна становится все круче и круче. Особенно сильно возрастает крутизна той части гребня, которая обращена к берегу. Наконец, этот склон волны становится вертикальным, а вершина волны даже стремится обогнать основную массу воды, образующую гребень; он в результате теряет устойчивость и разбивается пеной и брызгами.

Энергия волн колоссальна. Она пропорциональна длине волны и квадрату ее высоты. Так, например, энергия волны, рассчитанная на 1 метр длины гребня при длине волны 150 метров и высоте 3 метра, составляет 170 тонн. Поэтому не удивительно, что прибой совершает огромные разрушения, так как часто значительная часть энергии затрачивается на удар волн о встреченное на пути препятствие.

В литературе описано много примеров разрушительного действия волн. Вот некоторые из них.

Бетонный массив весом 20 тонн был поднят на высоту 3,7 метра и сброшен у входа в канал амстердамского порта на пирс.

В Шербуре, на южном берегу Английского канала, волны перебросили камни весом 3416 килограммов через стену высотой 6 метров.

С волнореза Вик в Шотландии была сдвинута и разбита огромная масса крупных камней, укрепленных цементом и железными брусьями, общим весом 1350 тонн.

Академик Шулейкин в упомянутой выше книге приводит случай, как волнами прибоя, развитого мощным штормом 19 января 1931 года, была разбита скала «Монах», стоящая на Крымском побережье Черного моря у Симеиза в течение долгих лет.

Если волна прибоя встречает на своем пути крутой риф или волнолом, то от удара волны прибоя об это препятствие происходит взброс воды на большую высоту. Любопытны, например, следующие данные.

Маяк Майнот представляет собой башню 29,5 метра высотой. При сильных ветрах вода в результате взброса окутывает сплошной пеленой этот маяк.

В Англии на маяке Бишопс-Рок прибоем сорвало колокол, висевший на высоте 30,5 метра над уровнем моря.

На острове Вист волны разбили фонарь маяка на высоте 59,5 метра.

На маяке Тилламук-Рок 11 февраля 1902 года было разбито стекло на высоте 48,2 метра, когда масса воды, поднятая прибоем, обрушилась на крышу здания с высоты 60 метров.

Любопытно, что волны, в каком бы направлении они ни бежали, всегда подходят к отмелому берегу таким образом, что гребни волн оказываются параллельными или почти параллельными берегу. Причина этого явления состоит в том, что при движении волн по мелководью скорость их перемещения убывает тем больше, чем меньше глубина. Поэтому близкие к берегу части гребней движутся медленнее, чем те, которые находятся на большем удалении. В результате получается так, что участки гребней волн, которые оказались ближе к берегу, как бы поджидают отставшие участки с тем, чтобы дружно атаковать берег по всему фронту волны. На рис. 8 это явление показано схемой, на которой линии изображают гребни волн.

В. В. Шулейкин разработал стройную теорию этого явления, которая позволяет точно вычислить направление движения волны на любом расстоянии от берега, если при этом известна глубина прибрежного участка моря. Можно решить и обратную задачу. Если известно, как распространяются волны в море и на мелководье, то легко рассчитать, какова глубина у берега моря. Так во время войны поступали англичане перед высадкой десанта на остров Сицилию, когда непосредственное измерение глубин было невозможно, так как берег был занят противником. Англичане произвели аэрофотосъемки волнения и по ним соответствующие расчеты, которые позволили выяснить, какова глубина моря у берега, занятого противником.

Изучение физического строения волн, способов передачи энергии ветра волнам, особенностей развития волн в многообразных физико-географических условиях и т. п. представляет важную и сложную задачу. Решением этой задачи занимаются ученые — теоретики и экспериментаторы, мореплаватели, портостроители и др. Наблюдения за ветром и волнами ведут как специальные научно-исследовательские станции, например Черноморская гидрофизическая станция в Кацивели (Южный берег Крыма), так и обычные морские гидрометеорологические станции, расположенные на берегах морей. Наблюдения за ветром и волнами ведутся и кораблями, плавающими по всем морям и океанам. Эти наблюдения проводятся с помощью разнообразных приборов и визуально, когда элементы волн—высота, длина, период и скорость — определяются на глаз. Все эти наблюдения изучаются и систематизируются. В результате этой огромной работы теперь корабли, выходя в плаванье, имеют сведения о ветре и волнах, наблюдаемых в тех или иных районах океанов и морей.