Читать книгу - "Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас - Гэвин Претор-Пинней"

* * *

Раз уж сила гравитационного притяжения воздействует на весь земной шар, откуда такая разница в амплитудах прилива? Почему на тихоокеанском острове Таити она не дотягивает и до 30 см, а у Брисбена на австралийском побережье, в 6 000 км к востоку, составляет 1,7 м? Почему в устье Северна максимум амплитуды — 13,7 м, а у Ньюкуэй, всего на 160 км дальше, достигает лишь половины этого значения? Общего ответа на эти вопросы нет, потому как в каждом конкретном случае должны учитываться факторы как локального, так и глобального масштаба.

Приливные волны не просто распространяются от одного края океана к другому, с востока на запад и обратно, как вы могли подумать, исходя из того, что Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Вообще-то, полная вода прилива распространяется вдоль берегов океанов. Для наглядности проведем нехитрый опыт. Возьмите сковороду, заполненную на 2,5 см водой. Поставьте ее на стол и слегка подвигайте из стороны в сторону, чтобы возникла волна — она будет подниматься то с одного края, то с другого. Приливные же волны в океане перемещаются иначе. Чтобы сымитировать их ход, добавьте вращение: подвигайте сковороду так, чтобы она описывала легкие круговые движения — волна будет распространяться вдоль края сковороды. Вот это больше похоже на правду. Приливные волны стремятся обойти океанические бассейны вкруговую — получается, что полная вода, гребень приливной волны, проходит порты один за другим.

Некоторые области, называемые океанографами амфидромиями, находятся в центре системы распространяющихся вкруговую приливных волн. В этой области, как и в центре сковороды, уровень воды едва колеблется. У острова, расположенного поблизости от такой амфидромии, например тихоокеанского Таити, приливные волны будут иметь практически нулевую амплитуду.

Но, понятное дело, не все так просто. Дно океана не бывает ровным и плоским, с антипригарным тефлоновым покрытием. Изрезанный рельеф дна и береговой линии обусловливает гораздо более сложную схему распространения приливных волн. Вода образует круговое вращение вокруг отдельных областей внутри самого океанического бассейна.

^{Думаете, приливные волны просто болтаются себе туда и обратно? А вот и нет: они совершают круговые движения вокруг амфидромических точек, самые значительные из которых отмечены на этой карте}

Но что заставляет приливные волны распространяться именно таким образом? Причиной тому вращение планеты. Существует такое явление, как сила Кориолиса, — это отклоняющая сила вращения Земли, действующая на движение особо крупных масс воды на поверхности.^[59] Эта же сила заставляет циклоны вращаться по спирали — их снимки из космоса мы видели не раз. Благодаря силе Кориолиса, вода в Северном полушарии при движении отклоняется вправо, а в Южном — влево. Вот почему приливные волны вращаются по часовой стрелке к северу от экватора и против часовой стрелки к югу от экватора.

Итак, свойственное приливным волнам круговое движение до некоторой степени объясняет разницу в амплитуде приливов в разных областях Земли — эта разница обусловлена близостью берега к океанической области амфидромии. Ну а факторы локального масштаба? Благодаря уникальному рельефу, береговая линия никогда не бывает ровной и гладкой. Как мы уже убедились, эффект воронки, в которую превращается залив или устье реки, вынуждает волны собираться «гармошкой», в результате чего амплитуда прилива по сравнению с соседними областями береговой линии увеличивается.

Существует еще один фактор, благодаря которому амплитуды прилива вдоль одной части берега повышаются по сравнению с другой частью берега. Называется это явление приливным резонансом: отражения одной приливной волны накладываются на гребень следующей приливной волны, еще больше увеличивая амплитуду. Приливная волна отражается от берега — совсем как рябь в ванне отражается от ее стенок. Когда береговая линия окружена континентальным шельфом, а это справедливо для большинства океанических бассейнов, приливный резонанс возникает в результате взаимодействия отражения с последующей малой водой. Когда соблюдается определенное расстояние — приливные волны и отражения встречаются у кромки шельфа, — амплитуда прилива резко возрастает. Как, например, в канадском заливе Фанди и в Бристольском заливе, переходящем в реку Северн.

На расстоянии чуть более 600 км от узкой части Бристольского залива в сторону Атлантического океана находится точка, где континентальный шельф Европы заканчивается — морское дно круто обрывается в мрачную бездну. Если измерить эту глубину (у кромки шельфа Кельтского моря), получится одна четвертая длины волны самого мощного прилива в этой части Атлантического океана. Значит, стоячая волна, она же сейш, образуется с узлом (точка минимальной амплитуды колебаний волн) в месте кромки шельфа; пучность (точка максимальной амплитуды колебаний волн) образуется в узкой части Бристольского залива.

Но как бы незначительно волны от берега ни отражались, это все равно способствует возникновению резонанса (тут уместно вспомнить качели, которые подталкивают в определенный момент, наращивая их естественные колебания), поскольку эти волны всегда синхронизируются с последующей малой водой, образуя узел у кромки шельфа. Благодаря явлению резонанса волновые колебания воды у берега нарастают — амплитуда прилива увеличивается по сравнению с тем, какой она была бы при отсутствии континентального шельфа, отстоящего от берега на данном расстоянии. То же самое происходит и у залива Фанди, только в еще больших масштабах.

^{Полная вода достигает узкой части Бристольского залива, отражается и на обратном пути встречает идущую следом малую воду; место встречи — кромка континентального шельфа Кельтского моря.}

^{Образуется приливный резонанс с узлом у кромки шельфа и пучностью возле устья реки}

В некоторых морях, наоборот, амплитуда приливов едва заметна. Происходит это по той простой причине, что морские акватории недостаточно обширны — чем меньше площадь замкнутого моря, тем менее выражены будут его приливы. Запомните: вызывающая приливы сила гравитационного притяжения зависит от разницы притяжения между одной частью водной массы и другой. Лишь когда море или океан достаточно велики, эта разница видна. Вот почему приливы Балтийского и Средиземного морей так малы, что практически незаметны.