Викентий Преображенский - Удивительная океанология

Особым видом гидроэлектростанций (ГЭС) являются приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов. Для этого залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой устанавливаются обратимые гидроагрегаты, работающие и при приливе, и при отливе. Некоторые агрегаты могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса – для перекачки воды в водохранилище и последующей работы станции в отсутствие приливов и отливов. В последнем случае электростанции называются гидроаккумулирующими (ГАЭС).

Крупнейшая в мире приливная электростанция «Ля Ранс» во Франции

В мире создано много ПЭС – во Франции, Великобритании, США, Канаде, Китае, Индии и других странах. Крупнейшая в мире ПЭС «Ля Ранс» во Франции (рядом с городом Сен-Мало) имеет плотину длиной 800 метров. Мощность этой станции – 240 МВт, она производит примерно 600 миллионов кВт*ч электроэнергии в год. В России первая ПЭС была построена в 1968 году в Кислой губе на побережье Баренцева моря. Ее мощность составляет 1,7 МВт.

Морей и океанов без волн не бывает. В чем же заключаются основные причины этого природного явления?

Главная сила, вызывающая волны, – это ветер. В тихую погоду, особенно ранним утром, морская поверхность кажется практически зеркальной. Однако стоит подняться хотя бы самому слабому ветру, как на воде (за счет трения воздуха о ее поверхность) начнут появляться завихрения. В результате давление становится неравномерным, и это приводит к искажению гладкой водной поверхности – появляется рябь. За вершинами ряби процесс вихреобразования усиливается, и в конце концов это приводит к образованию волн, распространяющихся в направлении ветра.

Нижняя часть волны называется подошвой , верхняя – гребнем . Высота волны – это вертикальное расстояние от подошвы до гребня, длина волны – это горизонтальное расстояние от гребня до гребня.

Основными типами волн на воде, помимо ветровых, являются:

– приливные волны , образующиеся под действием приливообразующих сил Луны и Солнца;

– барические волны , возникающие при резких изменениях атмосферного давления;

– корабельные волны ;

– сейсмические волны (цунами);

– «волны-убийцы» (блуждающие волны).

Высота волн в открытом океане может достигать значительных величин, и зависит она от скорости ветра. При ветровом волнении волны могут быть разными еще и по длине, периодичности, скорости распространения и т. д. Более длинные волны движутся быстрее, чем короткие.

Несколько волн подряд могут иметь примерно одинаковые периоды и размеры, но затем обычно появляется волна большого размера, образованная в результате интерференции двух и более различных волн.

Человеку, находящемуся на палубе корабля в бушующем море, волны кажутся очень крутыми, буквально нависающими, словно стены. На самом деле они пологие. Обычно длина волны в 30–40 раз больше ее высоты, и лишь в редких случаях это соотношение равно 1 к 10. Таким образом, максимальная крутизна волн в открытом море не бывает больше 18 градусов.

Длина штормовых волн не превышает 250 метров. Скорость их распространения достигает 60–100 км/ч.

Важно понимать, что с большой скоростью перемещается не водная масса, образующая волну, а исключительно ее форма. При этом отдельно взятая частица воды в волнующемся море совершает не поступательные, а колебательные движения. Таким образом, это только кажется, что при волнении вода движется вперед. На самом деле, если на поверхности воды плавает, например, кусок дерева, легко заметить, что он не двигается вперед вместе с волнами. Он лишь качается вверх-вниз, а двигаться он будет только при наличии ветра или течения.

«В морских волнах Канагавы».

Корабельные волны создаются достаточно быстро движущимися по поверхности аппаратами, например, кораблями и катерами. Если смотреть сверху, такие волны имеют специфическую форму. Они подразделяются на расходящиеся и поперечные.

А вот цунами – это огромные волны, причиной которых в 85 % случаев являются подводные землетрясения, вызывающие резкое поднятие или опускание участка морского дна.

В XXI веке крупнейшее цунами было зарегистрировано 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии. Тогда произошло мощнейшее землетрясение с магнитудой в 9,3 балла. Оно вызвало цунами, от которого пострадали Шри-Ланка, Индонезия, Таиланд и другие страны. Общее количество погибших превысило тогда 235 000 человек.

А вот 11 марта 2011 года в Японии землетрясение магнитудой в 9,0 баллов с эпицентром, находившимся в 373 километрах северо-восточнее Токио, вызвало цунами с высотой волны, превышавшей 40 метров(это высота 12-этажного дома). Это землетрясение и цунами стали причиной печально известной аварии на атомной электростанции «Фукусима». Официальное число погибших в результате катастрофы составляет 15 524 человека, 7130 человек числятся пропавшими без вести, а 5393 человека было ранено.

Гигантская волна-цунами

Волны-убийцы – это гигантские одиночные волны высотой 20–30 метров и даже более, возникающие в океане и обладающие нехарактерным для морских волн поведением. Они появляются как бы «из ниоткуда». В самом деле, в отличие от цунами, их появление не связано с какими-то катастрофическими геофизическими событиями. Эти волны могут появляться и при малых ветрах, и при относительно слабом волнении.

Волны-убийцы появляются как бы «из ниоткуда»

Долгое время такие волны считались вымыслом (с точки зрения классической океанологии, волны высотой более 20,7 метров существовать в открытых морях и океанах Земли не могут). Кроме того, не находилось достаточного количества достоверных свидетельств. Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии была впервые зафиксирована приборами волна высотой в 25,6 метра. Дальнейшие исследования в рамках проекта «Max-Wave» («Максимальная волна»), который предусматривал мониторинг поверхности мирового океана с помощью спутников ERS-1 и ERS-2, зафиксировали за три недели по всему земному шару более десятка одиночных гигантских волн, высота которых превышала 25 метров.