Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски

Уолтер Манк работал в Вашингтоне, занимаясь исследованиями для оборонных нужд, и ему стало известно, что союзники готовят морскую операцию по высадке в Северной Африке. Для транспортировки десанта планировалось задействовать небольшие баржи, которые можно будет подвести вплотную к берегу и опустить носовую часть, так что войска смогут без проблем выбраться на сушу. Все упиралось в изменчивый рельеф морской поверхности. Командование понимало: если волны у побережья будут достигать двух метров, то легкие десантные суда тут же отнесет в сторону от курса и затопит. Изучив вопрос, Манк выяснил, что волнение в предполагаемом месте высадки почти всегда выше безопасного максимума, а тихая погода скорее исключение. Таким образом, сложные условия ставили операцию под угрозу. Оставалось только два выхода: либо пойти ва-банк и надеяться, что просто повезет, либо разработать систему прогноза морских волнений. Раньше никто предсказывать волны не пытался, и в штабе ВМС США вовсе не были уверены, что это необходимо. Тогда Манк решил посоветоваться со своим бывшим научным руководителем Харальдом Свердрупом, который на тот момент возглавлял Институт океанографии Скриппса. Свердруп счел идею осуществимой. Его авторитета оказалось достаточно, чтобы флотское начальство согласилось дать ученым шанс. Поскольку спрогнозировать волны можно было только одним способом – проследить весь их предшествующий путь, Манк и Свердруп начали с самого начала.

Представьте, что перед вами на столе чашка чая. Если подуть на ровную неподвижную гладь, то на ней под действием воздушного потока образуется рябь. Из-за сил поверхностного натяжения поверхность жидкости ведет себя как упругая мембрана: стоит оказать на нее давление в одном месте, и возмущение начнет распространяться во все стороны. Процесс зарождения волн в океане имеет схожую природу, однако давление реального ветра не является ни равномерным, ни однонаправленным. Все начинается с беспорядочных турбулентных вихрей, вызывающих резкие порывы ветра, что, в свою очередь, создает над океанской поверхностью перепады давления и приводит к ее деформации – образованию ряби. Как только появляется рябь, боковому атмосферному потоку уже есть за что зацепиться. Он оказывает давление на наветренные склоны формирующихся гребней, и те начинают расти в длину и высоту, пока не превратятся в полноценные океанские волны. Через какое-то время поверхность океана приобретает сложный рельеф – этакое нагромождение волн, каждая из которых отличается от другой размерами, направлением, скоростью движения и несет в себе полученную от ветра энергию.

В 1943 году Манк и Свердруп еще не знали всех этих деталей, но им было ясно, что размеры волн и характер волнения определяются скоростью ветра и так называемой «длиной разгона», то есть протяженностью охваченной ветром акватории. Для предсказания ветровых волнений в открытом океане они вполне могли воспользоваться обычными метеосводками. Но риск для десантных судов представляло вовсе не это нагромождение волн, возникающих под действием местных ветров (или, как говорят океанологи, «локального ветрового поля»). Принципиальная особенность волн в том, что они распространяются. С прекращением шторма море не успокаивается: волны продолжают двигаться по водной поверхности и переносить энергию. А значит, на следующем этапе анализа ученые должны были учесть, какие метаморфозы претерпевают волны, перемещаясь от места зарождения (штормовой зоны, которая может быть удалена на сотни миль) до берега, где намечалась высадка десанта. Наблюдения показали, что некоторые волны, в основном имеющие малую длину, затухают довольно скоро. Более длинные волны, напротив, перемещаются на значительные расстояния, становясь при этом более низкими, округлыми и пологими. Эти остаточные волны с большей длиной гребня, называемые зыбью, особенно хорошо заметны в условиях штиля, когда ветровое поле не усложняет картину. Зыбь распространяется быстро и легко может дойти до самого отдаленного берега. На заключительном этапе исследования Манк и Свердруп анализировали трансформации, наблюдаемые вблизи побережья – в предполагаемом месте высадки. Из-за наклонного рельефа берегов волны здесь резко увеличивали крутизну и только после этого разбивались. Именно так и возникали те мощные валы, что представляли особую опасность для десантных судов. В скором времени модель расчета и прогноза волн была готова. Три описанных этапа в ней рассматривались как независимые процессы, и она не давала идеальной точности, но общую картину рисовала верно[55].

Новый метод был успешно применен в рамках морской десантной операции в Северной Африке, позволив определить наиболее безопасные дни для высадки. Командование американских ВМС, убедившись в пользе научного прогнозирования волн, организовало в Ла-Холье (штат Калифорния) специальные курсы для офицеров вооруженных сил и морского флота, на которых преподавали Манк и Свердруп. Параллельно ученые продолжали совершенствовать свои разработки. Главное испытание было еще впереди.

Океанологи были заняты своими вычислениями, а планета между тем продолжала вращаться, и война не утихала. Но все-таки конец брезжил. Бо́льшая часть Западной Европы вот уже несколько лет как была занята гитлеровскими войсками, и теперь, в начале лета 1944 года, союзники приготовились провести грандиозную высадку с Британских островов в надежде освободить оккупированные немцами территории. Операция под кодовым названием «Оверлорд» предполагала масштабную переброску войск через Ла-Манш в Северо-Западную Францию. Ради эффекта неожиданности планировалось одновременно десантировать на побережье Нормандии 132 тысячи солдат с моря и 24 тысячи с воздуха. Правда, найти необходимое количество судов оказалось непростой задачей. Премьер-министр Соединенного Королевства Уинстон Черчилль ворчливо сетовал, что «судьбы двух величайших мировых империй… зависят от каких-то чертовых ТДК [танкодесантных кораблей]». Но эти судьбы зависели еще и от того, как поведет себя океан: с какими условиями столкнутся корабли во время морского перехода и, главное, не поднимется ли большого волнения при высадке. Как и в случае с операцией в Северной Африке, сильная зыбь была чревата огромными потерями личного состава еще до того, как военные ступят на землю. Опираясь на максимально точные прогнозы погоды, Манк и Свердруп наряду со специалистами Метеорологической службы Великобритании рассчитали вероятные параметры будущих волн. При этом они учитывали влияние удаленных штормов, отголоски которых доходят до берегов Нормандии по прошествии нескольких суток. Было установлено, что высадку желательно проводить в полнолуние, при определенном режиме прилива и благоприятной погоде. Все это оставляло для выбора лишь несколько подходящих дат. Первоначально вторжение назначили на 5 июня, но в этот день в прибрежной зоне ожидалось жесточайшее волнение, и ни о какой высадке не могло быть и речи. Осуществить десантирование на следующий день было «сложно, но можно», а позднейшие даты уже не удовлетворяли требованиям по части полнолуния и прилива. Как потом вспоминал Уолтер Манк, именно прогнозы волнения, ожидавшегося в прибойной полосе, побудили генерала Эйзенхауэра перенести высадку на 6 июня (и этот день, как известно, вошел в историю как «День Д»). Итак, 5 июня на пустые нормандские пляжи обрушились