Волнения и течения.

Морская поверхность редко бывает спокойной. Чаще всего она покрыта волнами. Основными причинами, вызывающими возникновение волн, являются ветер, приливы и отливы (которые, в свою очередь, вызваны действием сил притяжения Луны и Солнца), резкие изменения атмосферного давления, а также землетрясения и подводные вулканические извержения. Возникающие волнения делятся на ветровые, приливо-отливные, барические (сейши) и сейсмические.

Волны характеризуются формой, размерами, периодом колебаний и скоростью распространения. Состоят волны из чередующихся между собой валов (возвышений) и впадин (углублений).

Основными элементами ВОЛН являются:

— гребень — верхняя точка волны; подошва — основание впадины; высота h —расстояние по вертикали от подошвы до гребня волны; длина Я - расстояние по горизонтали между гребнями или подошвами двух соседних волн; крутизна - угол наклона склонов волны к горизонту, или отношение высоты волны к ее полудлине; скорость - расстояние, проходимое гребнем или подошвой волны в единицу времени по направлению ее перемещения; период - промежуток времени, выраженный в секундах, между прохождением двух последовательных гребней или подошв через одну и ту же точку пространства.

В океанах волны достигают 150 м длины, 7-8 м высоты с периодом 8-10 с. Наибольшие океанские ветровые волны достигают высоты 18-25 м при длине около 400 м. На морях высота волн 5-6 м и длина около 80 м. Сильное волнение значительно осложняет мореплавание и морской промысел, затрудняет производство погрузочно-разгрузочных работ на открытых рейдах, а также других работ на море. Сильное волнение нередко бывает причиной гибели судов и людей. Суда при волнении испытывают качку - бортовую, килевую и вертикальную, каждая из которых может привести к разрушению и даже к гибели судна. Так, при сильной бортовой качке судно может опрокинуться при плавании на мелководье, при вертикальной качке может удариться днищем о грунт, а при килевой качке - разломиться. Следовательно, при плавании в условиях волнения необходимо иметь достаточный запас глубины под килем.

В случае совпадения периода собственных колебаний судна с периодом волны возникает явление резонанса, которое может привести к разрушению судна. При увеличении качки рекомендуется изменить курс по отношению к направлению волнения таким образом, чтобы судно не оказалось лагом к волне, и, может быть, даже уменьшить скорость судна.

Волнение так же, как и ветер, оказывает большое влияние на скорость судна, вызывает его дрейф и рыскание. При этом суда теряют скорость не только при встречном волнении, но и при попутном, хотя в последнем случае потеря скорости несколько меньше. При качке на волнении, особенно если судно идет в балласте, происходит оголение винтов, что отрицательно влияет на работу машин, а возникающая вибрация вредно сказывается на прочности корпуса.

При движении навстречу штормовой волне возможен слеминг, т. е. гидродинамические удары в днищевую и скуловую части корпуса, в результате чего может быть повреждена обшивка и даже набор. Одновременно вибрация и резкие встряски вызывают поломку рангоута, обрыв такелажа и трубопроводов, выход из строя электрорадионавигационных приборов, различных машин и механизмов. Особо опасны короткие (меньше длины судна) и высокие (крутые) волны. Основные меры предотвращения слеминга - изменение курса и снижение скорости.

Как известно, судно, недостаточно загруженное, а также с чрезмерным дифферентом на корму, испытывает большие затруднения во время шторма. Это способствует возникновению слеминга.

Вследствие ударов штормовых волн о корпус судна через якорные и швартовные клюзы, а то и прямо поверх носового козырька и планширя фальшборта на палубу попадает вода. При этом могут быть повреждены палубные механизмы, грузы, смыто судовое снабжение, возникает опасность для людей. В сильные морозы вода полностью не успевает стечь за борт через штормовые портики и шпигаты и частично замерзает, начинается обледенение, нарастание льда на смачиваемых поверхностях.

Степень подверженности судна попаданию воды на палубу называется заливаемостью. Различается очень сильная, сильная (большая), средняя и слабая (малая заливаемость, но строго градуированной шкалы нет. Чем ниже надводный борт, больше скорость, качка, круче волна, сильнее ветер, тем больше воды судно "берет на себя", тем больше заливаемость.

Наивысшая степень — свободное перекатывани волн через борт. Такие случаи нередко кончаются катастрофой. Основной мерой снижения (предотвращения) заливаемости является правильной выбор курса и скорости относительно волны.

При плавании в условиях волнения судно хуже слушается руля, теряет управляемость, что особенно опасно при плавании вблизи берегов и в узкостях. Сильное волнение отрицательно сказывается на работе многих судовых механизмов и экипажа.

Морские течения — перемещение водных масс в море или в океане из одного места в другое. Основные причины, вызывающие морские течения, - ветер, атмосферное давление, приливо-отливные явления.

Морские течения подразделяются на следующие виды.

Ветровые и дрейфовые течения возникают под действием ветра вследствие трения движущихся масс воздуха о морскую поверхность. Длительные, или господствующие, ветры вызывают движение не только верхних, но и более глубоких слоев воды, и образуют дрейфовые течения. Причем, дрейфовые течения, вызываемые пассатами (постоянными ветрами), - постоянные, а дрейфовые течения, вызываемые муссонами (переменными ветрами), в течение года изменяют и направление, и скорость. Временные, непродолжительные, ветры вызывают ветровые течения, которые носят переменный характер.

Приливо-отливные течения вызываются изменением уровня моря приливами и отливами. В открытом море приливо-отливные течения постоянно меняют свое направление: в северном полушарии - по часовой стрелке, в южном - против часовой стрелки. В проливах, узких заливах и у берегов течения во время прилива направлены в одну сторону, а при отливе - в обратную.

Сточные течения вызываются повышением уровня моря в отдельных его районах в результате притока пресной воды из рек, выпадения большого количества атмосферных осадков и т. д.

Плотностные течения возникают вследствие неравномерного распределения плотности воды в горизонтальном направлении.

Компенсационные течения возникают в том или ином Районе для восполнения убыли воды, вызванной ее стоком или сгоном.

Поскольку поверхностные течения возникают главным образом под влиянием ветра, то и направление течений в определенных районах морей и океанов соответствует происходящему здесь перемещению воздушных масс. Общая схема течений Мирового океана представляет собой основные направления перемещения водных масс.

В Атлантическом океане экваториальные пассатные течения движутся с востока на запад по обе стороны от экватора. Северное пассатное (экваториальное) течение начинается западнее островов Зеленого мыса и на большем своем Протяжении направлено на запад, его скорость меняется от 0,3 до 1 уз. У Малых Антильских островов оно разделяется на две части. Наиболее мощным течением тропической зоны Атлантического океана является Южное пассатное (экваториальное) течение, которое начинается у берегов Африки в районе Гвинейского залива и со скоростью 0,5-2 уз движется на запад. На подходе к побережью Южной Америки оно разделяется на два течения - Гвинейское и Бразильское.

Гольфстрим — самое мощное теплое течение Мирового океана, войдя в Атлантический океан, идет вдоль берегов Северной Америки, а затем отклоняется от берега и распадается на ряд ветвей. Северная ветвь, или Северо-Атлантическое течение, идет на северо-восток. Наличие Северо-Атлантического теплого течения объясняет сравнительно мягкую зиму на побережье Северной Европы, а также существование ряда незамерзающих портов.

В Тихом океане Северное пассатное (экваториальное) течение начинается у берегов Центральной Америки и пересекает океан между параллелями 10-22° с. ш., имея скорость около 1 уз. У Филиппинских островов Северное пассатное течение разделяется на несколько ветвей. Главная ветвь Северного пассатного течения проходит вдоль Филиппинских островов и следует на северо-восток под названием Куросио, которое является вторым после Гольфстрима мощным теплым течением Мирового океана; его скорость от 1 до 2 уз и даже временами до 3 уз. Около южной оконечности острова Кюсю это течение разделяется на две ветви, одна из которых - Цусимское течение - направляется в Корейский пролив. Другая, двигаясь на северо-восток, переходит в Оеверо-Тихоокеанское течение, пересекающее океан на восток. Холодное Курильское течение (Ойясио) следует навстречу Куросио вдоль Курильской гряды и встречается с ним примерно на широте Сангарского пролива.

Течение западных ветров у берегов Южной Америки разделяется на две ветви, одна из которых дает начало холодному Перуанскому течению.

В Индийском океане Южное пассатное (экваториальное) течение у острова Мадагаскар разделяется на две ветви. Одна ветвь поворачивает на юг и образует Мозамбикское течение, скорость которого от 2 до 4 уз. У южной оконечности Африки Мозамбикское течение дает начало теплому, мощному и устойчивому Игольному течению, средняя скорость которого более 2 уз, а максимальная - около 4,5 уз.

В Северном Ледовитом океане основная масса поверхностного слоя воды совершает движение по часовой стрелке с востока на запад. Примерно в районе 270-го меридиана это течение перестает быть сплошным и поверхностные воды движутся в обратном направлении и поступают в Гренландское море; туда же течением, идущим с востока на запад, выносятся поверхностные холодные полярные воды. Они сливаются вместе на севере Гренландского моря и образуют холодное Восточно-Гренландское течение.

Течения имеют очень важное значение для мореплавания, влияя на скорость и направление движения судна. Поэтому в судовождении очень важно уметь правильно их учитывать. Для выбора наивыгоднейших и безопасных путей при плавании вблизи берегов и в открытом море важно знать природу, направления и скорость морских течений. При плавании по счислению морские течения могут оказывать значительное влияние на его точность.

Приливы.

Уровень воды, в особенности у побережий морей и океанов, не остается постоянным. Он всегда колеблется. Периодические колебания уровня воды в морях и океанах, происходящие под влиянием сил притяжения Луны и Солнца, называются приливами. Уровень воды достигает наивысшего положения (полная вода) после прохождения Луны через меридиан данного места и самого низкого положения (малая вода), когда Луна бывает у горизонта. Наступления полных и .малых вод периодически повторяются в зависимости от положения Луны над горизонтом. Такое же влияние на изменения воды в морях и океанах оказывает и Солнце.

Приливы бывают суточные, полусуточные и смешанные. Приливы, при которых в течение суток наблюдается одна полная и одна малая вода, называются суточными. Две полные и две малые воды наблюдаются в течение суток при полусуточных приливах. Смешанные приливы бывают неправильные полусуточные и суточные. При неправильных полусуточных приливах в течение суток наблюдаются две полные и две малые воды, однако высоты смежных полных и малых вод, так же как промежутки времени между их наступлением, существенно отличаются друг от друга.

Неправильные суточные приливы отличаются чередованием суточных колебаний уровня в одном и том же пункте, а высоты полных и малых вод меняются и по высоте, и по времени наступления.

В связи с тем что положение Луны и Солнца меняется относительно Земли и относительно друг друга, меняется и величина приливов. Наибольшую величину приливы имеют дважды в месяц (в сизигии), когда Луна находится в одной плоскости с Солнцем и приливообразующие силы Луны и Солнца складываются. Эти приливы называются сизигийными.

Минимальную величину приливы имеют в первую и третью четверти (квадратуры), когда Луна находится в плоскости, перпендикулярной плоскости Солнца, и приливообразующие силы вычитаются. Эти приливы называются квадратурными. Большое влияние на приливы оказывают и такие факторы, как наличие материков, неравномерность распределения воды, и суши на поверхности Земли, рельеф дна и т. д.

Наибольшие по величине приливы наблюдаются в Атлантическом океане. В заливе Фанди, расположённом между материком Северной Америки и полуостровом Новая Шотландия, величина прилива достигает 18 м в сизигию и является наибольшей для всего Мирового океана. Величины приливов в открытом океане составляют в среднем 1,2 м. Например, у Азорских островов- 1,2-1,8 м, а у острова Св. Елены - 0,8 м. В Атлантическом океане и его морях обычно наблюдаются полусуточные приливы.

В Тихом океане чаще встречаются суточные и смешанные приливы более 7-9 м. Наибольшие приливы до 1,3 м наблюдаются у берегов Азии в верховьях Пенжин-ской губы в Охотском море.

В Индийском океане наибольшую величину имеют приливы у северных берегов Австралии, в заливе Колпер до 10,4 м, у южных берегов Африки и Австралии- 1,2 м.

В Северном Ледовитом океане наибольшие приливы наблюдаются в Белом море, в Мезенской губе - 8,5 м. У Мурманского побережья, в Баренцевом море приливы достигают 4 м. В морях Арктики приливы имеют преимущественно полусуточный характер.

В целях обеспечения безопасности мореплавания в судовождении необходимо учитывать приливы: при плавании в узкостях, проливах или вблизи берегов, где величины приливов бывают значительными, важно знать время наступления полной и малой вод, а также высоту воды на любой час суток; во время прилива суда с большой осадкой могут заходить в порты, расположенные в устьях мелководных рек.

Для получения сведений о времени наступления и высотах полных и малых вод большого числа пунктов (портов) земного шара, посещаемых морскими судами, основным отечественным пособием являются советские Таблицы приливов. Многочисленность таких пунктов вынуждает издавать Таблицы приливов несколькими книгами (томами).

Льды.

Морской плавучий лед не связан с берегом или дном и находится в постоянном движении (дрейфует) под воздействием ветра и течения. Плавучий лед является преобладающей категорией льда в морях и океанах. Различаются плавучие льды по форме, размерам, возрасту, сплоченности и другим признакам. Образуются плавучие льды в море самостоятельно или в результате разлома припая (берегового льда). По размерам плавучие льды делятся на следующие виды:

— большие ледяные поля, состоящие из льдин размером в поперечнике свыше 10 км;

— ледяные поля, состоящие из льдин размером в .поперечнике от 2 до 10 км;

— малые ледяные поля — 0,5-2,0 км. в поперечнике;

— обломки полей — от 100 до 500 м в поперечнике;

— крупнобитый лед — льдины размером в поперечнике 20-100 м;

— мелкобитый лед — льдины размером 2-20 м в поперечнике;

— тертый лед — битый лед менее 2 м в поперечнике;

— несяк — большой торос или группа торосов, смерзшихся вместе и представляющих собой отдельную льдину, высотой над уровнем воды до 5 м;

— крупный несяк — сильно торосистая льдина сред-" него размера, возвышающаяся над водой на 5 м;

— малый несяк — небольшой кусочек льда зеленоватого оттенка, едва возвышающийся над водой;

— ледяная каша — скопление плавучего льда, состоящее из обломков не более 2 м в поперечнике, образовавшихся в результате разрушения льда других видов;

— айсберг — монолитный отколовшийся от ледника кусок льда, выступающий над уровнем моря более чем на 5 м и находящийся на плаву (или на мели); по форме айсберги подразделяются на столообразные, куполообразные, наклонные, с остроконечными вершинами, окатанные или пирамидальные;

— ропак — отдельная льдина, стоящая вертикально или наклонно и окруженная сравнительно гладким льдом.

Сплоченность плавающего льда определяется по десятибалльной шкале; например, оценка сплоченности льда в 9 баллов показывает, что 9/ю поверхности моря занимает плавающий лед.

Для обеспечения безопасности плавания очень важно заблаговременно обнаружить приближение льда. Обнаружение льда производится по следующим признакам:

— ледяное небо (ледовый отблеск) — белесоватое отсвечивание на низких облаках над скоплением льдов, расположенных за горизонтом;

— уменьшение или отсутствие волны при наличии свежего длительного ветра в открытом море со стороны льда;

— значительное понижение температуры воздуха с уменьшением расстояния до льда;

— появление отдельных льдин.

Плавание во льдах обусловливает повышенные требования к экипажам судов, и к судоводителям, и к матросам. Управление судном во льдах предъявляет ряд специфических требований к. матросам, стоящим на руле. Помимо выполнения команд вахтенного помощника, рулевой матрос должен уметь самостоятельно ориентироваться при движении среди льда.

Заливы Балтийского моря замерзают обычно в конце ноября и покрыты льдом до мая. Центральная и южная части Балтийского моря ото льда свободны.

На Черном море льды бывают в северо-западной части. Одесский залив замерзает на 2-3 недели в период декабрь-февраль; Днепровский, Бугский и Днестровский лиманы в тот же период замерзают на 2-3 месяца. У берегов Азовского моря в течение около трех месяцев держится припай; в центральной части моря встречаются плавучие льды. Каспийское море замерзает в северной части с ноября до конца февраля.

В Японском море лед образуется лишь в северо-западной части; Татарский пролив замерзает на период январь-май, а пролив Лаперуза-на январь-февраль. Охотское море замерзает в северо-западной части с ноября-декабря и до мая-июня, а в его южной части встречаются плавучие льды.

Северная часть Берингова моря покрыта льдом в течение девяти месяцев, а южная часть свободна ото льда круглый год. Юго-западная часть Баренцева моря благодаря Гольфстриму не замерзает круглый год, а северная и восточная части покрываются плавучими льдами на продолжительный период. Белое море покрывается льдом с ноября и до середины мая.

Арктические моря — Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское - покрываются тяжелыми льдами на длительное время. Северный морской путь бывает доступен для судов 3-4 месяца в году.

Однако использование современных мощных и новых атомных ледоколов позволяет продлить навигацию в Арктике.

Тема 5. Основные понятия МППСС-72.