Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

Умудренные жизнью зыби проходят друг сквозь друга и продолжают каждая свой путь, не затевая ссоры но пустякам

Проходя такие расстояния, крупная зыбь постепенно теряет свою изначальную высоту. Прибегнув к помощи измерительных приборов, Мунк с коллегами зарегистрировали волны длиной до полутора километров и высотой всего лишь в одну десятую миллиметра. Однако высота снижается вовсе не из-за убыли энергии. Причина — в способе распространения волн: они расходятся от источника веером. В итоге энергия, сообщаемая поверхности воды ураганными ветрами, вместе с волнами распространяется по все большей и большей площади океана.

Все мы с возрастом смягчаемся, становимся спокойнее. По сравнению с неистово мечущимися штормовыми волнами, зрелые, свободно распространяющиеся волны океанической зыби ведут себя довольно расслабленно. В одной и той же акватории они проходят друг сквозь друга, точно дружелюбно настроенные привидения, продолжая каждая свой путь без малейших для себя последствий. И хотя при встрече двух зыбей морская поверхность приходит в беспорядочное волнение, зыби идут дальше, нимало не пострадав в результате столкновения.

По мере продвижения на открытом морском пространстве сборище разновеликих волн, возникших под влиянием сильного ветра, начинает упорядочиваться. Правило простое: длинные волны перемещаются быстрее коротких. Возникает ассоциация с марафонским бегом, при котором скорость бегунов зависит исключительно от длины их ног, — каланчи бегут быстрее коротышек. При звуке стартового пистолета пестрая компания бегунов разного роста одновременно пускается бежать. Однако в соответствии с правилом — чем длиннее у бегуна ноги, тем быстрее он бежит — толпа постепенно принимает следующий вид: каланчи впереди, коротышки позади.

То же самое происходит и с разновеликими волнами. По мере продвижения на открытом морском пространстве более длинные океанические волны идут быстрее, чем короткие — 80 км/ч против 50 км/ч, — в результате чего движение принимает организованный характер.

По мере распространения по все более обширной акватории высота волн убывает, они сглаживаются, вступая в фазу зрелости: нет больше крутых, с острыми пиками, трохоидальных гребней, подгоняемых ветром. Волны теряют стремительность бега, каждый новый гребень принимает форму пологого холма: «необъятный океан колышется низкими, широкими волнами — будто бы вздымает могучую грудь, глубоко вдыхая после изматывающей бури» {12} 12 Ruskin, John, “Of Waters as Painted by Turner“ (1843), Modern Painters, Book 2, Chapters. , — написал теоретик искусства Джон Рескин, живший в викторианскую эпоху.

Плавные линии волн теперь больше напоминают зыбь с картины Клода Моне «Зеленая волна». Моне первым начал изображать морской пейзаж в импрессионистской манере; собрат по цеху, Эдуард Мане, называл художника «Рафаэлем воды».

Но вы знаете, на месте Моне я бы оскорбился — неужели Мане не мог придумать комплимент пооригинальней?

По правде сказать, волны, вступая в четвертый этап своего жизненного цикла, пересекают просторы океана гораздо более загадочным и интригующим образом, нежели недавно упомянутые бегуны-марафонцы. Дело в том, что следующие одна за другой волны зыби — явление весьма любопытное. Зыбь представляет собой группы довольно больших волн, отделяемые друг от друга промежутками, в которых катятся волны поменьше, иной раз настолько маленькие, что они почти незаметны.

Но и это не самое удивительное. Поражает то, что гребень отдельной волны перемещается быстрее, чем вся группа в целом. Он вырастает из более спокойной воды позади группы, проходит через группу и снова исчезает — в спокойной воде впереди группы. Не просто придумать аналогию, наглядно объясняющую такое странное поведение. Мне пришел в голову лишь поезд, в котором едут… нет, не сами марафонские бегуны — их привидения.

Когда поезд, попыхивая, приближается к станции, он едет со скоростью, примерно равной скорости бегущего трусцой. Даже окончив свой земной путь, марафонские бегуны, вернее их привидения в поезде, не могут остановиться: появляясь в хвосте каждого вагона, они бегут и, добегая до головы, исчезают. Любой пассажир на перроне, готовясь отправиться в свой последний путь, заметит идущий со скоростью бегуна трусцой поезд и одновременно пробегающих в каждом вагоне призрачных бегунов. И ему будет видно, что сами бегуны двигаются в два раза быстрее вагонов. Как ни странно, именно так волны зыби и перемещаются. Гребни волн проходят через всю группу в два раза быстрее той скорости, с которой движется сама группа.

Такое странное поведение вступивших в пору зрелости волн объясняется наложением волн с примерно одинаковой длиной. Более длинные и быстрые волны входят в ту же воду, в которой находятся волны чуть более короткие и медлительные, при этом их гребни и подошвы совмещаются и вновь расходятся так, как показано на схеме на странице 37.

Если же механизм перемещения зыби кажется вам излишне трудным для понимания, выкиньте мою аналогию с привидениями из головы, прислушайтесь лучше к словам поэта Ральфа Уолдо Эмерсона: «Иллюзией исполнена волна» {13} 13 Emerson, Ralph Waldo, “Seashore”, впервые опубликовано в May-Day and Other Pieces (Boston: Ticknor & Fields, 1867). . [5] Перевод с англ. Максима Калинина.

Но представим себе волну… Кому-то наши рассуждения о всяких там вершинах и подошвах покажутся довольно поверхностными, их интересует другое: что же все-таки творится на глубине?

Вы наверняка запомнили, что во время прохождения волны вода на поверхности перемещается по близкой к круговой траектории — возвращается почти в ту же самую точку, откуда начинала движение. Дело в том, что масса воды ниже поверхности движется точно так же, разница лишь в том, что чем глубже, тем круговая траектория движения меньше. На глубине, равной половине длины волны, круговые орбиты вообще сходят на нет. Ниже основания волны движение воды ничтожно. Вот почему подводные лодки, погружаясь всего на какие-то 150 м, легко избегают последствий даже самого сильного шторма, свирепствующего наверху.

Вообще-то, волны появляются и гораздо ниже поверхности воды — их называют внутренними волнами. Это настоящие гиганты; они рождаются в мрачных глубинах — на границах слоев разной воды. Если слои сильно различаются по плотности — например, один слой намного теплее или солонее другого, — граница между ними во многом напоминает поверхность океана. Внутренние волны перекатываются вдоль подводной границы точно так же, только на глубине они невидимы.