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

некоторое количество энергии, чтобы вода пропустила ее дальше. Такого рода волны образуются на границе между разными слоями текучей среды, в случае с уткой – между жидкой средой (океаном) и газообразной (атмосферой). Когда уже знакомый нам океанолог Экман стал анализировать материалы наблюдений Нансена, то быстро сообразил: необъяснимый на первый взгляд эффект застревания корабля связан с тем, что волны образуются не только на поверхности моря, но и между соприкасающимися слоями внутри водной толщи. Такие волны в науке называются внутренними. Они существуют в стратифицированной жидкости, распространяются намного медленнее поверхностных и могут иметь значительно бо́льшую амплитуду. Попробуйте сами проделать такой эксперимент: налейте в банку в равных частях воду и растительное масло и потрясите. На границе контакта масла с воздухом вы увидите ожидаемые возмущения. Но присмотритесь к области раздела между водой и маслом, и вы заметите в этой переходной зоне другие колебания, которые проявляются иначе, чем поверхностные. Так выглядят внутренние волны.

Для того чтобы возникло явление «мертвой воды», требуется не только стратификация океана по плотности, но и строго определенное сочетание трех параметров: глубины́ верхнего слоя, осадки судна и его скорости. Если все совпало как надо (вернее, как не надо тем, кто пытается куда-то добраться на таком корабле), то невидимая внутренняя волна, формирующаяся на границе между разнородными массами вод, создает прямо под килем устойчивую зону сопротивления. Львиная доля энергии движения судна тратится в итоге на то, чтобы увлекать за собой эту волну. На поверхности моря феномен практически незаметен, вода остается спокойной, просто ход вдруг резко замедляется: на создание и поддержание внутренних волн уходит масса энергии. Корабль словно бы тащит за собой какой-то внезапно приросший к нему лишний груз. Поскольку эффект «мертвой воды» проявляется только при известной комбинации факторов (толщины верхнего пресного слоя, осадки судна и скорости следования), то в большинстве случаев разность плотностей между слоями большой роли не играет. Но если вам не повезло, корабль может почти замереть на месте, и никакие маневры тут не помогут. Именно это и произошло тогда с «Фрамом» в арктическом фьорде.

Явление «мертвой воды»: на границе двух слоев воды образуются внутренние волны, из-за чего судно может резко потерять ход

Но какое отношение все это имеет к великому морскому сражению глубокой древности? Вспомним, что разворачивалось оно в западной части Греции, у входа в Амвракийский залив, в месте встречи пресной и морской воды. Залив этот представляет собой замкнутое пространство приблизительно 40 километров в длину. Лишь через узенькое горлышко сообщается он с остальным Средиземным морем, напоминая маленькую чашу классического трехъярусного фонтана: струи из нее льются в чашу побольше, а оттуда вода стекает в емкость еще более широкого диаметра. Залив питается двумя реками, так что теплые пресные воды с суши разливаются по более холодной и соленой морской воде. Ничто не побуждает разнородные пласты перемешиваться. Менее плотный распресненный слой спокойно лежит на более тяжелом соленом, и если не возникнет какого-то дополнительного импульса, толкающего его вниз, он так и останется наверху. Таким образом, внутри Амвракийского залива формируется, захлестывая и его устье, поверхностный слой относительно пресной и теплой воды толщиной в несколько метров. Для рыб и дельфинов тут раздолье: морские обитатели резво порхают внутри этого слоеного пирога, питаются, выводят потомство, ведут насыщенную жизнь. Человек структуру водной толщи увидеть не в состоянии. Но при определенных условиях она заметно сказывается на скорости кораблей.

Так почему же флот Марка Антония при выходе Амвракийского залива вдруг словно бы завяз? Можно ли объяснить это описанной разностью плотностей? Насколько вероятно, что корабли попали в зону «мертвой воды», которая и помешала им набрать скорость для нанесения таранных ударов? Исключать такого сценария нельзя. Что касается эскадр Октавиана, то все они состояли из легких судов с малой осадкой и не должны были испытывать подобных трудностей (ведь критической комбинации факторов не возникало, и преодолевать дополнительное волновое сопротивление не приходилось). Вообще для этой части Средиземного моря характерна именно такая переслоенность, которая чревата эффектом «мертвой воды». А значит, причиной поражения Антония вполне могли стать внутренние волны: увидеть их не под силу са́мому зоркому командующему. Так оно было или нет, нам уже никогда доподлинно не узнать, хотя историки и специалисты по гидродинамике продолжают биться над разгадкой этого ребуса. Сам по себе пример в любом случае поучителен. Он ярко показывает влияние динамики океана на судьбы людей, которые снуют по его поверхности, наивно полагая, что сами контролируют свою жизнь.

Вообще говоря, стратифицирован в той или иной степени весь океан, но такой резкий скачок плотностей, который приводит к феномену «мертвой воды», наблюдается редко. Наиболее выражен обычно тот самый «перемешанный слой»: теплый поверхностный пласт толщиной от 50 до 500 метров, играющий роль своеобразного одеяла. Распределение плотностей – принципиально важный фактор, от которого зависит, останется ли конкретная водная масса на своем месте или начнет движение в вертикальной плоскости, в результате чего произойдет перетасовка слоев. В этом и состоит первая причина сложной анатомии океана. В условиях большого градиента плотности перемешивание затруднено и формируются устойчивые слои, как бывает в коктейле: более плотная жидкость располагается на дне, а менее плотная всплывает на поверхность. Как только искомая стабильность достигнута, всякие перемещения прекращаются. Можно сказать, что стратификация позволяет отдельным частям океана без помех сохранять собственную «физиономию» и известную обособленность. А вот волны могут распространяться в самых разных направлениях, и если порядок слоев в вертикальном разрезе более-менее строго предписан, то вбок вода может перемещаться гораздо более свободно.

Движение вбок

Если мысленно поднырнуть под верхний слой океана, можно заметить, что горизонтальные перемещения водных масс здесь идут крайне медленно, – глубоководная машина никуда не торопится. И все-таки сдвиги происходят: мы точно это знаем, потому что ненароком нашли способ их отслеживать. Метод, о котором я говорю, – единственное светлое пятно на непроницаемо-черном полотне, каковым является наследие американского изобретателя Томаса Миджли. При жизни никто и не подумал бы окрестить его злым гением. Он считался отличным специалистом, начальство и коллеги ценили и всячески поддерживали его разработки. Но много позже эти блестящие научные достижения аукнулись катастрофическими последствиями. Миджли вовсе не собирался создавать человечеству глобальные проблемы, он лишь хотел сделать мир лучше. Справедливости ради стоит сказать, что разрушительное воздействие на планету оказали не сами его изобретения, а их активное применение другими людьми. Вина Миджли только в том, что он создавал химические соединения и заявлял – громогласно и убедительно