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

наблюдать характерные следы последней вулканической активности, в результате которой некогда и возник этот остров. Вообще склоны гавайских вулканов по большей части отлогие, плавно спускающиеся к морю: они образованы потоками лавы, которая изливалась и потихоньку накапливалась в течение многих миллионов лет. Но в этой точке архипелага 32 тысячи лет назад произошла череда необыкновенно бурных кратковременных извержений, сопровождавшихся сильными взрывами. Остался кратер с зубчатыми стенками, который по мере охлаждения оседал, пока наконец океан не пробил в нем брешь и не затопил вулканическую чашу. Так сформировался живописный подковообразный залив – укромная бухта, обнесенная крутыми холмами. Сегодня Ханаума имеет в поперечнике несколько сот метров, а глубина воды не превышает 30 метров. Здесь изумительно красиво и полно туристов. Большие площади песчаного дна устланы палево-лиловыми кораллами, населенными разнообразной мелкой живностью, среди которой пасутся рыбы-попугаи и зеленые черепахи. Вода очень теплая, а ближе к лету прогревается на солнце до 26 °C. И вот в один особенно знойный день морские обитатели, снующие вокруг кораллов на глубине около 15 метров, замечают: что-то изменилось. Температура вдруг падает. Риф внезапно оказывается во власти более прохладных вод, получая временную передышку от жары. Шесть часов спустя все приходит в норму, и коралловое сообщество вновь окутывает расслабляющая влага. Но это тоже временно. Еще через шесть часов – новая волна прохлады. Всю позднюю весну и лето глубоководные области бухты Ханаума существуют в таком цикличном режиме: привычная теплая вода, по температуре не отличающаяся от поверхностной, регулярно уступает место чужеродной гостье из холодных глубин. Виновник странного явления находится совсем недалеко от берега и, хотя для туристов остается невидим, играет исключительную роль в жизни этой части океана.

Гавайский архипелаг подобен дуге, протянувшейся с юго-востока на северо-запад. Действующие вулканы сосредоточены на Большом острове (именно там организован OTEC-проект, о котором шла речь в 1-й главе). При движении к северо-западному концу возраст островов постепенно увеличивается. Для большинства из них пора огнедышащей активности уже миновала, и теперь они остывают, медленно уменьшаясь в объеме и погружаясь в земную кору. В действительности эти острова представляют собой не что иное, как выступающие над поверхностью океана вершины огромных гор. Непрерывная вулканическая гряда простирается под водой более чем на 2000 километров, образуя узкую цепочку бывших островов, которые давно уже покоятся в океанской толще. Так выглядит Гавайский хребет, острым лезвием вздымающийся со дна, лежащего на глубине порядка 4500 метров. Хребет скрыт от наших глаз, но его важность трудно переоценить. Все дело в том, что он кое-чему мешает. А именно: стоит на пути приливных течений.

В большинстве мест планеты дважды в сутки происходят приливы и отливы[117]: так океан реагирует на взаимное гравитационное притяжение Земли и Луны и их небесную механику. Нам привычно думать о приливах и отливах как колебаниях в прибрежной зоне. Но при таком взгляде мы упускаем из виду картину в целом: чтобы на обширном пространстве океана поднять уровень воды «всего» на один метр, необходимо переместить громадные водные массы, а потом – шесть часов спустя – переместить их снова, уже в обратном направлении. Учитывая масштабы жидкой оболочки Земли, даже незначительный импульс, охватывающий всю океанскую толщу от поверхности до дна, порождает грандиозные сдвиги водных масс. Но если на их пути внезапно встает стена вроде Гавайского хребта, перегораживающая океан чуть не на половину глубины, движение сильно затрудняется.

Понаблюдайте, как бежит река с покрытым галькой руслом: хотя камешки полностью скрыты под водой, на поверхности все равно возникает характерная рябь. Это пример того, как ведет себя движущаяся вода при наличии препятствий. Нечто подобное мы видим и в районе Гавайского хребта. Воде здесь тесно, потому что высокий геологический барьер ограничивает свободу ее перемещения, и в результате образуются внутренние волны. С явлением внутренних волн мы уже встречались при описании античного сражения – морской битвы у мыса Акциум, но там речь шла о четко выраженной границе между двумя слоями океана. На средних глубинах обычно не бывает столь резких скачков плотности. Соответственно, внутренние волны образуются не на конкретной линии раздела, а сразу во множестве точек: по мере распространения этих волн вода на разных глубинах одновременно поднимается и опускается. В некоторых случаях эти волны имеют колоссальную амплитуду. Жидкие массы океана могут тогда перемещаться по вертикали на несколько сот метров и вместе с тем по горизонтали на два-три километра в сутки, причем одно колебание волны занимает десятки минут, а то и часов.

Именно такой сценарий реализуется поблизости от бухты Ханаума. Подводный Гавайский хребет, играя роль барьера на пути приливных течений, вызывает гигантские внутренние волны, которые распространяются то в одном, то в другом направлении – в зависимости от того, прилив сейчас или отлив. В этом и кроется секрет периодического притока холодной воды в тихую коралловую гавань. Распространение внутренних волн сопровождается мощными сдвигами по вертикали: подсчитано, что прохладные воды, вторгающиеся в бухту Ханаума, при подъеме из глубин проходят в океанской толще не менее 70 метров. Вообще-то, волны здесь формируются круглый год, но влияние их заметно только весной и летом, когда сравнительно мелководный залив хорошенько прогревается.

Образование внутренних волн между островами Гавайского архипелага

Гигантские внутренние волны своенравны и непредсказуемы. Они могут со всей силой обрушиться на подводный хребет и разбиться, образовав большие турбулентные завихрения и вызвав перенос тепла по вертикали вниз, а соли, наоборот, вверх. А могут долго странствовать в океанской пучине, преодолевая сотни километров и унося с собой накопленную энергию. Следить за путями этой энергии крайне увлекательно, ведь они практически не пересекаются с энергетическими потоками у нас на суше. Первопричиной всего служит совместный танец двух небесных тел – взаимное вращение Земли и Луны. Приливные силы отбирают энергию этого орбитального движения и тормозят Землю, из-за чего вращение нашей планеты вокруг своей оси замедляется на 17 миллисекунд каждые сто лет, а Луна удаляется от Земли примерно на 4 сантиметра в год. Иными словами, количество энергии в системе Земля – Луна уменьшается, зато возникает энергия для приливов. В районе Гавайского хребта часть энергии приливных течений уходит на образование внутренних волн. Далее возможно два варианта. Если внутренние волны тут же разобьются о хребет, вся оставшаяся энергия уйдет на перемешивание вышележащих слоев. Если же волны продолжат свой путь, то и энергия последует за ними в океанские просторы, пока волны не обрушатся на какой-нибудь далекий континентальный шлейф, а энергия не рассеется (уйдет на перемешивание