Ирина Радунская - Безумные идеи
Так рассказывает очевидец об очередном пришествии приливной волны на Сене.
Такие волны способны прорвать защитные дамбы, уничтожить селения и посевы. По их вине в 1570 году были залиты большие голландские города Амстердам и Роттердам.
А штормы! Об их злодеяниях можно написать тома. В 1934 году шторм уничтожил один из крепчайших волноломов «Мустафа» в Алжирском порту. Волны вырвали с корнем основание сооружения и, как щепки, разметали по морю каменные обломки весом в десятки тонн.
Один из сильнейших штормов у Генуи буквально на глазах разрушил грандиозный волнолом, который строился в течение 18 лет. 19 февраля 1953 года чудовищные волны перешагнули через волнолом длиною около 4 тысяч метров и шириной в 12 метров. Они мгновенно опрокинули вертикальную стену длиною в 150 метров и уничтожили бетонные сооружения весом в 450 тонн. Ворвавшись в порт, волны потопили почти все корабли, спрятавшиеся от шторма в этой, казалось, неприступной крепости.
А сколько трагедий разыгралось во время сильных штормов в открытом море! Случилось так, что корабль, вздыбленный на гребень высокой волны или оказавшийся на вершинах двух соседних волн, разламывался пополам как щепка. Обычно жертвой прожорливых волн бывают корабли, конструкция которых недостаточно продумана.
Человек пока не может остановить ни волны цунами, порожденные подводными землетрясениями, ни приливные волны, вызванные притяжением Луны и Солнца, ни даже обыкновенные ветровые волны. Но можно изучить море, исследовать причины возникновения, характер и поведение волн, предсказать их последствия. Можно так рассчитать корабли и береговые сооружения, что им будут не страшны капризы водной стихии.
Не страшные даже лягушкам
В Крыму близ Симеиза есть мыс, далеко выступающий в море. Еле видимой змейкой горная дорога подползает к самому берегу. Здесь в зарослях граба и дубняка сверкает ослепительной белизной двухэтажное, не совсем обычное здание. Из его круглых иллюминаторов открывается безбрежный морской простор. Над увитым кружевами глициний подъездом табличка: «Черноморское отделение морского гидрофизического института Академии наук СССР».
Здесь, как на экспедиционном корабле, всюду приборы: и на плоской крыше здания, и в лабораториях, и во дворе. Опускаешься к морю – и там на огромном камне примостились приборы. Они усердно измеряют температуру моря, его давление, щупают пульс бьющего о камни прибоя, прислушиваются к дыханию волны, подсчитывают количество ветров, волнующих водную гладь. От приборов к зданию тянутся длинные щупальца проводов. Сигналы приборов управляют стрелками самописцев, царствующих в безмолвном, безлюдном зале автоматов. Они бережно и аккуратно, не зная отдыха, ведут дневник жизни моря. Перелистав его, ученые сделают свои выводы.
На вооружении у физиков самые различные приборы – от простого термометра до гигантского кольцеобразного застекленного бассейна, издали напоминающего цирк или циклотрон.
Вой, частенько рвущийся из этого таинственного сооружения, не раз пугал случайно забредшего сюда безмятежного курортника. Заинтересованный, он подходил ближе. За толстыми многометровыми стеклами плескалась морская вода. Вокруг бассейна суетились люди. Одни устанавливали фотоаппараты и разные приборы, другие готовились к пуску системы. И наконец, рев 21 вентилятора мощностью по 13 киловатт каждый возвещал о приближении самодельного шторма. Ветер, рожденный внутри бассейна, взъерошивал поверхность искусственного моря, увлекал за собой рваные клочья пены, образуя волны, подобные тем, которые возникают в открытом море.
– Что за безумная идея строить бассейн на берегу моря? – стараясь перекричать страшный шум, спрашивал невольный свидетель этого шабаша.
– Так это же штормовой бассейн, – отвечали ему. – Мы изучаем бури и шквалы.
– Но для чего это? – не скрывал недоумения прохожий.
– Мы наблюдаем и фотографируем волны для того, чтобы зафиксировать все подробности процесса их рождения и развития, – отвечали ученые. – Увеличивая обороты вентилятора, можно изменять скорость ветра внутри бассейна от 4 до 14 метров в секунду, создавать в нем штормы до 9 баллов. Недаром бассейн назвали штормовым!
Потом фотографии измеряют, классифицируют, сравнивают за лабораторным столом. Ученым уже удалось доказать, что форма ветровых волн отличается от той, которую им приписывали до сих пор и которая вошла в учебники. Найдена и причина этого различия. Без точных количественных данных было невозможно достаточно подробно изучить сложный процесс взаимодействия двух стихий – воздуха и воды, ветра и волн. Так физики разрабатывают теорию волнообразования.
– Но ведь, глядя на волны в открытом море, опытный моряк сразу определит характер ветра без всяких расчетов, – горячо протестовал новый участник исследования.
– А ученых интересует другое, – отзывался кто-нибудь из научных работников. – Какая волна образуется при ветре определенной силы? Какую энергию получает от ветра каждый квадратный сантиметр поверхности моря? Инженерам важно знать количественные соотношения между скоростью ветра и силой волн. Ведь это необходимо учесть при сооружении кораблей, пристаней, мостов, защитных дамб и много другого.
Увлеченный прохожий, который до того никогда даже не думал об изучении моря, уже до конца дня не отходил от исследователей. Он узнал, что, кроме поведения волн, в штормовом бассейне изучается вопрос возникновения подводных течений под действием ветра. Он сам видел, как в бассейн засыпается краска и причудливые цветные узоры рассказывают о законах движения воды под ее поверхностью.
А потом его привели в небольшую комнату, где были свалены в кучу «волны». Здесь был целый набор «волн» с различным профилем. Только сделаны они были из дерева.
– Чтобы более подробно изучить, что испытывают волны под порывами ветра, – пояснил добровольный гид, – достаточно засунуть деревянную волну в эту трубу.
И, встретив удивленный взгляд, добавил: – Это аэродинамическая труба. В точно таких же трубах, только размером побольше, испытываются самолеты – на Земле, а не в воздухе.
Взмах руки, вздох включенного мотора. В трубе слышен шелест ветра. Шелест переходит в вой. Такой ветер срывал бы уже листья с деревьев. Морская волна давно бы скрылась из глаз, но деревянная остается на месте.
Присмотревшись к ней, посетитель увидел крошечные отверстия, а в них – миниатюрные трубочки. – Что это?
– Это манометры. Они очень хорошо чувствуют силу ветра и регистрируют распределение давления по профилю волны. Так мы изучаем распределение давления воздуха на поверхности океана в зависимости от силы ветра.
«Да-а, странная мысль – изучать море на берегу», – думал утомленный курортник.
И, как бы угадывая его мысли, ученый лукаво спросил:
– А по бликам вы не хотели бы угадать характер волн?
– Как по... бликам? – в недоумении переспросил огорошенный посетитель.
– Ну да, по световым бликам, оставляемым на воде Луной и Солнцем. Обычно благодаря тому, что поверхность моря не гладкая, по волнам бежит целая полоса бликов. Если присмотреться к этой дорожке, видно, что положение каждого блика различно в зависимости от крутизны волны. Вот мы и подумали: нельзя ли использовать световую дорожку для определения крутизны волны – ведь это необходимо для расчета поплавков гидросамолетов и для оценки их мореходных качеств. Дорожку сфотографировали и сравнили с целым набором фотографий дорожек с заранее известной крутизной. Так возник очень удобный и всем доступный метод измерения важной для техники величины...
Бури и штормы, конечно, изучаются не только на берегу. Бывает и так: ураганный ветер, нарастающий грохот волн, темно-синие тучи, спешащие в гавань корабли и... радостные лица охотников за штормами, снаряжающих исследовательское судно в опасный рейс. Наконец-то буря! В море опускаются волнографы, непрерывно записывающие высоту и периоды волн; трещат камеры, производящие стереофотосъемки различных участков бурного океана, фиксирующие волнообразование во времени и пространстве. И в результате рейса – метод расчета волн и ветра в штормовом море. Бывает, что одновременно с выходом научно-исследовательского судна в воздух поднимаются самолеты, ведущие аэрофотосъемки.
Сотрудники Государственного океанографического института СССР охотились за штормами на Каспии 10 лет, исследовали 513 бурь, прежде чем установили необходимые закономерности рождения и развития штормов, которые легли в основу прогнозов волнений в море. Расчеты ученых помогают правильно сконструировать нефтяные вышки на Каспии, где идет добыча нефти со дна моря.