.

Вы здесь

Приложение 2. Ненормальные волны. Л.Дрейпер.

Приложение 2. Ненормальные волны. Л.Дрейпер.

28.06.2015 Автор: 7

        Если на поверхности моря имеются волны, то существует малая, но конечная вероятность появления одной или нескольких волн, которые заметно выше других. Такие волны часто называют ненормальными (Эти волны называют еще "волнами-убийцами", а их ложбины - "дырами" или "ямами" в океане. У юго-восточного побережья Африки такие волны известны, как "кэйпроллеры", т. е. валы у мыса.) Моряки любят рассказывать истории о ненормальных волнах высотой 30 м и более (высота волн зависит от темперамента рассказчика), которые топят или повреждают суда и корабли. Но для яхтсмена 5-метровая волна, появившаяся там, где ранее наибольшая из виденных им волн была высотой 2,5 - 3 м, - несомненно, ненормальная.

         Для объяснения таких странностей нет необходимости привлекать сверхъестественное, так как появление необычайно высоких волн согласуется с имеющимися закономерностями. Для того чтобы объяснить, почему при легком бризе, когда в пределах сотен миль нет шторма, на поверхности доселе дружелюбного моря внезапно возникает опасная волна, следует вспомнить, что волновая поверхность состоит не из единственной последовательности волн, имеется множество волновых компонент, каждая с собственным периодом и высотой, все они перемещаются с незначительно различающимися, но постоянными скоростями.

Поскольку компоненты непрерывно догоняют друг друга и отстают друг от друга, то всегда образуются группы высоких волн, за которыми следуют короткие участки относительно спокойной воды. Иногда несколько составляющих совершенно случайно совпадают по фазе, в результате образуется исключительно высокая волна. Жизнь такой волны скоротечна - не многим более минуты или двух в глубоком океане и еще меньше на защищенных акваториях, где период волны меньше. Каждая волновая составляющая движется с собственной скоростью, более быстрые убегают от медленных, и поэтому "волна-убийца" наверняка исчезнет так же быстро, как зародилась. Ее энергия складывается из энергии составляющих, каждая из которых продолжает существовать и перемещаться, перенося собственную энергию. Где-нибудь в другом месте в другое время некоторые волновые составляющие опять совершенно случайно совпадут и образуют другую большую волну, которая переживет свой краткий звездный час, прежде чем навсегда исчезнуть в беспорядке моря.

Хотя мы, видимо, не сможем прогнозировать, где именно и когда появится исключительно высокая волна, так как невозможно охватить инструментальными наблюдениями бесконечность, но вероятность ее появления конечна и может быть вычислена. На основе теории стационарных случайных процессов было показано, что если высота одной волны из 23 может быть больше средней в два раза, одной из 1175 - в три раза, то высота только одной волны из более чем 300 000 в четыре раза больше средней. Волна, с которой встретился "Паффин" в Средиземном море (гл. 17), является примером появления столь редкого события и наглядно подтверждает то, что моряк никогда не должен расслабляться на вахте, даже если кажется, что худшее позади.

         Поскольку такие волны возникают нечасто, то фотографий их почти нет и их практически невозможно измерить волнографом. Однако в 1969 г. на плавмаяке Донт, вблизи Корка, удалось зарегистрировать ненормальную волну. Волнограф был установлен с научными целями и использовался в течение двух лет, но систематически включался только на 15 минут каждые три часа, поэтому совершенно удивительно, что необычная волна вообще была зафиксирована. Было 3 часа утра, капитан лежал на своей койке, но не спал, а снаружи бушевал шторм. Волнение было достаточно сильным, но не исключительным. Внезапно судно сильно накренилось.

Капитан бросился на мостик с самыми худшими предположениями. Однако, когда он поднялся наверх, море, как и раньше, было просто штормовым, и больше ничего особенного не произошло. Капитан описывает это происшествие, как наиболее страшное за всю свою морскую практику, и если бы не работал волнограф, его рассказ, видимо, был бы еще одним вкладом в копилку ирландских выдумок. Доказательство, к счастью, есть (рис. 56). В это время значительная высота волны составляла 5 м, а высота огромной волны оказалась равной 12,6 м (при такой значительной высоте волны средняя высота составляла 3,1 м, следовательно, необычная волна более чем в четыре раза превышала среднюю).

         В 1970 г. появление ненормальной волны привело к драматическим последствиям - волной перевернуло спасательный бот из Фрейзерборо. Условия нельзя было назвать штормовыми, и все-таки появилась высокая волна. Фотография 33 была сделана вахтенным штурманом с проходившей мимо советской плавучей базы. На фотографии судно "Опал", которое находилось на буксире, видно в ложбине волны, а неудачливый спасательный бот - на переднем склоне высокой волны, прошедшей за "Опалом". По известным размерам "Опала" и спасательного бота можно предположить, что высота этой волны была около 11м.

         В сообщениях о ненормальных волнах обычно говорится об исключительно высоких гребнях, но существует точно такая же вероятность появления необычно глубоких ложбин. По-видимому о них сообщается нечасто, потому что высокий гребень виден на большом расстоянии, а глубокая ложбина заметна только тогда, когда судно оказывается на самом ее краю. Два сообщения о глубоких ложбинах (по нашему мнению, достоверных) опубликованы в журнале "Марин Обсервер". Вот что писал в своей статье коммодор У.С.Байлес, капитан лайнера "Эдинборо Касл".

Запись волнения, полученная с помощью волнографа на плавмаяке Донт у Корка.

"Еще со времен бесследного исчезновения парохода "Уарата", который 26 июля 1909 г. вышел из Дурбана в Кейптаун, прибрежные воды у мыса Доброй Надежды пользовались дурной славой, особенно вблизи Порт-Сент-Джонса. Пароход вышел на связь, находясь у Порт-Шепстона, и сообщил, что "все в порядке"; на нем был светотелеграфный аппарат Морзе, но не было радио.

         21 августа 1964 г. в районе с координатами 31S°39', 29E°46' "Эдинборо Касл" встретился с сильным юго-западным ветром и большой зыбью того же направления. Для судна длиной 225 м и вместимостью 28600 брутто-тонн такие условия не представляли серьезной опасности. При погружении в волны брызги летели вперед, а на больших волнах немного воды загребалось через клюзы. Зная по собственному опыту коварный нрав волнения в этом районе, я решил, что лучше прибыть в порт назначения позже чем подвергать судно опасности. Поэтому мы не воспользовались попутным течением мыса Игольного и шли ближе к берегу. Чтобы еще более застраховаться от несчастного случая, я убавил скорость судна на один узел и встречал зыбь в скулу, а не прямо в нос. Расстояние от вершины одной волны до другой составляло около 45 м, и судно при килевой качке и подъеме на волну кренилось на 10-15°. И тут внезапно появилась волна в два раза большей длины, чем остальные - около 90 м, поэтому, когда судно начало падать, оно, прежде чем выпрямиться, погрузилось в эту "яму" под углом 30° или более, зарывшись в следующую волну на глубину 4,5-6 м.

         Ночь была жаркая и для проветривания пассажирских помещений стальные двери позади носовой прогулочной палубы были открыты однако по недосмотру об этом не сообщили на мостик, так что стена воды не только пронеслась по носовой палубе и сорвала с места вьюшку с тросом, который при перемещении повредил лебедку, снес поперечные поручни и трап, но, кроме того, большое количество воды попало в пассажирские помещения.

         Происшествие позволяет извлечь два урока. Во-первых, какова бы ни была погода на переходе Дурбан - Ист-Лондон, передние стальные двери всегда должны быть закрыты, так как необычная волна не выделяется среди других, и "яма" не видна до тех пор, пока судно уже чуть ли не падает в нее! Во-вторых, такое явление может произойти при слабом ветре и даже при штиле.

         "Удивляет одно: почему во время сотен переходов между Дурбаном и Ист-Лондоном ранее со мной это не случалось? Я думаю, ответ заключается в том, что это очень локальное явление."

После статьи коммодора Байлеса были напечатаны воспоминания офицера в отставке ВМС Великобритании И.Р.Джонстона о плавании в этом районе.

         "Когда во время второй мировой войны я служил на крейсере "Бирмингам", однажды ночью в этих водах с нами произошло аналогичное происшествие, которое я хорошо запомнил, поскольку в это время был на вахте. Мы находились примерно в 100 милях к юго-юго-западу от Дурбана на пути в Кейптаун. Крейсер шел быстро и почти без качки, встречая умеренные ветровые волны и зыбь, и вдруг мы провалились в "яму" и понеслись вниз навстречу следующей волне, которая прокатилась через передние орудийные башни и обрушилась на наш открытый командирский мостик. Я был мгновенно сбит с ног и на высоте 18 м над уровнем моря оказался в полуметровом, слое воды.

         Корабль испытал такой удар, что многие вахтенные внизу решили, что нас торпедировали, и заняли места по боевой тревоге. Командир сразу же сбавил ход, но эта предосторожность оказалась напрасной, так как умеренные условия плавания восстановились и больше "ям" не попадалось.

         Это происшествие, случившееся ночью с затемненным кораблем, было одним из самых страшных за всю мою морскую практику. Я охотно верю, что груженое судно при таких обстоятельствах может затонуть."

В обоих случаях "ямы" появились при прохождении достаточно крупной зыби. Для такой зыби характерно наличие групп больших волн, между которыми идут сравнительно небольшие волны. Если глубина "ямы" была, скажем, более чем в пять раз больше средней глубины ложбины, то вероятность попадания судна в "яму" близка к одному случаю за все время жизни судна. Поэтому неудивительно, что такие события происходят редко.

         В последнее время "страшные" волны у побережья Южной Африки привлекли внимание общественности из-за ряда происшествий. Так, рефрижератор "Бенкруачан" был внезапно остановлен большой волной, перегиб судна привел к разрыву палубы. Кормовая часть осталась на плаву и ее отбуксировали в гавань.

         У контейнеровоза "Нептун Сапфир" во время первого же плавания при аналогичной встрече обломилась носовая часть. Возможно, причина аварий в этом районе заключается в том, что скорость юго-западного течения мыса Игольного при его ширине от 60 до 100 миль достигает огромного значения - 4 - 5 узлов, а на встречу ему часто распространяется крупная зыбь из районов Антарктики. На границе раздела, где зыбь встречается с течением, она замедляется и ее высота увеличивается. При сильном возрастании высоты волн крутизна (отношение высоты к длине) достигает предельного значения. Поэтому избыточная энергия расходуется на обрушение - образуется препятствие, непреодолимое практически для любого судна. Поскольку течения меандрируют и даже возможен отрыв вихрей, то положение зоны взаимодействия беспрерывно изменяется и точно определить место опасных районов нельзя. Та же причина и те же следствия должны проявляться во многих районах земного шара, а для малых судов последствия могут быть трагическими. Например, на быстрине Портленд-Рейс идет жестокое единоборство волн и течения, и не многие благоразумные яхтсмены рискнут пройти около нее, когда волнение идет против течения.

         Часто возникает не одна, а несколько ненормальных волн, их может быть две или три. Каждая - намного больше всех остальных волн. Разумеется, между ненормальными волнами должны быть глубокие ложбины. Видимо, многие суда погибли, когда одна волна накренила судно на борт, а другая, возможно, большей высоты, обрушилась на незащищенный, еще не выпрямившийся борт. В такой ситуации никто не спасается, так что рассказать о случившемся некому. Из последних данных Регистра Ллойда видно, что за десять лет только из-за опрокидывания на волнении (без учета аварий вблизи скал, рифов и столкновений судов) в среднем в год гибнет 77 морских судов водоизмещением более 100 т. Среди погибших судов было судно водоизмещением 20 000 т.

         Для яхт наибольшую опасность представляет обрушение волн, при котором уклон взволнованной поверхности может достигать 90°. Теоретически, когда высота прогрессивной волны становится равной 1/7 длины, ускорение частиц воды не может противостоять ускорению свободного падения, и гребень волны обрушивается. При сильном ветре с гребней пологих волн сдувается пена, и кажется, что наиболее высокие из них обрушиваются. При этом хорошо видны белые барашки.

         Опасные волны при умеренных условиях могут возникать не только в глубоком море. Если волны бегут над мелководной банкой, их скорость уменьшается, и поэтому длина волны тоже уменьшается, энергия концентрируется на меньшей площади, в результате высота волны должна увеличиваться. Над мелководным банками, а также на пляжах волновое воздействие может быть более опасным, чем на глубокой воде.

         Мы уже обсуждали эффект взаимодействия волн с течением, на глубокой воде. На мелководье скорости течений могут быть еще больше, и, следовательно, их влияние на волны будет проявляться сильнее. При выходе волны на встречное течение, идущее со скоростью, равной 1/4 скорости волны, она может совсем остановиться и тогда создаст страшную водяную стену. При этом издалека виден участок с бурунами, где постоянно происходит обрушение волн. Конечно, такие волны нельзя назвать по-настоящему ненормальными, но тем не менее всегда благоразумно держаться от них подальше.

         Результаты инструментальных измерений волн на глубокой воде вокруг Британских островов показали, что очень большие волны могут образовываться и при обычных условиях. Ежегодно у мыса Лендс-Энд наблюдаются волны высотой около 15 м. Даже в восточной части Ла-Манша, южной части Северного моря и Ирландском море наиболее высокие волны, видимо, превышают 9 м. В северной части Северного моря возможны наибольшие волны высотой примерно 18-21 м, а в Атлантическом океане - примерно 21-24 м (В настоящее время считается, что высоты волн в этих районах могут быть еще больше.).

         О ненормальных огромных волнах рассказано выше по наблюдениям с крупных судов. Необходимо помнить, что законы образования волн едины для любых высот и периодов. Поэтому капитан маленькой яхты или катера, путешествующий ради удовольствия в прибрежных или внутренних водах, должен быть так же готов к неожиданному, как капитан гоночной океанской яхты в открытом море и капитан лайнера во время шторма.

         Хотя на глубокой воде ненормальные волны очень разнообразны по размерам и форме, они одинаковы в том, что появляются почти внезапно. Жизнь любой волны коротка, но любая может стать роковой для потерявшего бдительность яхтсмена.

Boatportal.ru

logo