Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас
Шрифт:
Впервые это продемонстрировал Уолтер Мунк из Института океанографии Скриппса, расположенного возле Сан-Диего. Мунк — теперь ему уже за восемьдесят, но он до сих пор трудится, занимая в институте должность почетного профессора — хорошо известен в среде ученых-океанографов и пользуется огромным уважением. Во время Второй мировой войны он разработал уникальную систему, позволявшую прогнозировать высоту волн. Дата высадки американо-английских войск в Северной Африке — предприятия, успех которого зависел от штилевой погоды на море, — была назначена с учетом его прогнозов.
В 1957 году Мунк доказал: волны, достигшие острова Гваделупа возле западного побережья Мексики, зародились во время штормов
Умудренные жизнью зыби проходят друг сквозь друга и продолжают каждая свой путь, не затевая ссоры но пустякам
Проходя такие расстояния, крупная зыбь постепенно теряет свою изначальную высоту. Прибегнув к помощи измерительных приборов, Мунк с коллегами зарегистрировали волны длиной до полутора километров и высотой всего лишь в одну десятую миллиметра. Однако высота снижается вовсе не из-за убыли энергии. Причина — в способе распространения волн: они расходятся от источника веером. В итоге энергия, сообщаемая поверхности воды ураганными ветрами, вместе с волнами распространяется по все большей и большей площади океана.
Все мы с возрастом смягчаемся, становимся спокойнее. По сравнению с неистово мечущимися штормовыми волнами, зрелые, свободно распространяющиеся волны океанической зыби ведут себя довольно расслабленно. В одной и той же акватории они проходят друг сквозь друга, точно дружелюбно настроенные привидения, продолжая каждая свой путь без малейших для себя последствий. И хотя при встрече двух зыбей морская поверхность приходит в беспорядочное волнение, зыби идут дальше, нимало не пострадав в результате столкновения.
По мере продвижения на открытом морском пространстве сборище разновеликих волн, возникших под влиянием сильного ветра, начинает упорядочиваться. Правило простое: длинные волны перемещаются быстрее коротких. Возникает ассоциация с марафонским бегом, при котором скорость бегунов зависит исключительно от длины их ног, — каланчи бегут быстрее коротышек. При звуке стартового пистолета пестрая компания бегунов разного роста одновременно пускается бежать. Однако в соответствии с правилом — чем длиннее у бегуна ноги, тем быстрее он бежит — толпа постепенно принимает следующий вид: каланчи впереди, коротышки позади.
То же самое происходит и с разновеликими волнами. По мере продвижения на открытом морском пространстве более длинные океанические волны идут быстрее, чем короткие — 80 км/ч против 50 км/ч, — в результате чего движение принимает организованный характер.
По мере распространения по все более обширной акватории высота волн убывает, они сглаживаются, вступая в фазу зрелости: нет больше крутых, с острыми пиками, трохоидальных гребней, подгоняемых ветром. Волны теряют стремительность
Плавные линии волн теперь больше напоминают зыбь с картины Клода Моне «Зеленая волна». Моне первым начал изображать морской пейзаж в импрессионистской манере; собрат по цеху, Эдуард Мане, называл художника «Рафаэлем воды».
Но вы знаете, на месте Моне я бы оскорбился — неужели Мане не мог придумать комплимент пооригинальней?
По правде сказать, волны, вступая в четвертый этап своего жизненного цикла, пересекают просторы океана гораздо более загадочным и интригующим образом, нежели недавно упомянутые бегуны-марафонцы. Дело в том, что следующие одна за другой волны зыби — явление весьма любопытное. Зыбь представляет собой группы довольно больших волн, отделяемые друг от друга промежутками, в которых катятся волны поменьше, иной раз настолько маленькие, что они почти незаметны.
Но и это не самое удивительное. Поражает то, что гребень отдельной волны перемещается быстрее, чем вся группа в целом. Он вырастает из более спокойной воды позади группы, проходит через группу и снова исчезает — в спокойной воде впереди группы. Не просто придумать аналогию, наглядно объясняющую такое странное поведение. Мне пришел в голову лишь поезд, в котором едут… нет, не сами марафонские бегуны — их привидения.
Когда поезд, попыхивая, приближается к станции, он едет со скоростью, примерно равной скорости бегущего трусцой. Даже окончив свой земной путь, марафонские бегуны, вернее их привидения в поезде, не могут остановиться: появляясь в хвосте каждого вагона, они бегут и, добегая до головы, исчезают. Любой пассажир на перроне, готовясь отправиться в свой последний путь, заметит идущий со скоростью бегуна трусцой поезд и одновременно пробегающих в каждом вагоне призрачных бегунов. И ему будет видно, что сами бегуны двигаются в два раза быстрее вагонов. Как ни странно, именно так волны зыби и перемещаются. Гребни волн проходят через всю группу в два раза быстрее той скорости, с которой движется сама группа.
Такое странное поведение вступивших в пору зрелости волн объясняется наложением волн с примерно одинаковой длиной. Более длинные и быстрые волны входят в ту же воду, в которой находятся волны чуть более короткие и медлительные, при этом их гребни и подошвы совмещаются и вновь расходятся так, как показано на схеме на странице 37.
Если же механизм перемещения зыби кажется вам излишне трудным для понимания, выкиньте мою аналогию с привидениями из головы, прислушайтесь лучше к словам поэта Ральфа Уолдо Эмерсона: «Иллюзией исполнена волна» {13} . [5]
5
Перевод с англ. Максима Калинина.