Знак Вопроса 1997 № 04

Предположим, что вы видите совершенно гладкую поверхность воды. Это совсем не значит, что и во внутренних ее слоях все спокойно. Там, на глубине 200–300 метров от уровня океана, могут «бушевать» (это слово взято в кавычки только потому, что подводные волны развиваются гораздо медленнее, чем поверхностные) настоящие бури и штормы, причем подводные волны достигают иной раз внушительных размеров: амплитуда по высоте достигает 50 метров, а ширина свыше 100 метров. Правда, период их колебаний может лежать в интервале от нескольких минут до нескольких суток. Удивительно тут другое: волны эти могут пронизывать всю толщу океана до самого дна! Как это можно себе представить?

Вот, скажем, колеблется поверхность воды. Поверхность воды — это граница воды и воздуха, т. е. двух сред с разной плотностью. Но ведь и в глубине океана располагаются слои с разной плотностью. Представьте теперь границу между двумя такими слоями. В покое она, как и поверхность воды, гладкая. Но вот какая-то причина заставляет тяжелый слой подняться, выгнуться горбом. Потом он идет вниз, и возмущения распространяются во все стороны — бегут внутренние волны…

_{Рис. 5. Так выглядят внутренние волны океана, смоделированные на вычислительной машине}

В свое время английский океанолог Дж. Вуде высказал гипотезу, что существующие между соседними слоями с неоднородными характеристиками четко выраженные границы — океанические фронты, или фронтовые разделы, являются, по-видимому, теми «окнами», где происходит обмен повышенной интенсивности теплом и солями между поверхностными и глубинными зонами Мирового океана. Сейчас эта идея находит подтверждение…

Дело в том, что буквально недавно было сделано еще одно неожиданное открытие: весь океан сверху донизу состоит из своеобразных неоднородностей, вызываемых множеством различных причин. Океан точно сшит из отдельных лоскутов — разных слоев воды, резко отличных друг от друга по своей «фактуре» — температуре, солености, плотности, скорости течения, прохождению звука и электропроводности. Причем подобная «пестрота» существует как по вертикали, так и по горизонтали. Эти «лоскуты» могут быть весьма разнообразными по форме и размерам. Ширина их колеблется от 100 метров до 100 километров, но иногда она не занимает площадь от берега до берега. Они не «пришиты» к какому-то одному месту, а как бы «скользят» горизонтально и наклонно в разных направлениях. Такая тонкая структура была обнаружена на всех глубинах, и не будь ее, многие процессы и явления в океане протекали бы совершенно по-иному.

Ученые установили в последние годы, что внутренние волны буквально пронизывают всю морскую толщу. Найдены доказательства, что в них, к примеру, океан закладывает «остатки» неиспользованной энергии, которую в огромных дозах каждые сутки закачивают в него приливообразующие силы, создаваемые совместным притяжением Луны и Солнца. Но внутренние волны образуются и по другим причинам, в частности, и из-за океанических фронтов.

Конечно же, внутренние волны важны для мореплавания. Кстати, теперь ученые предполагают, что катастрофа с американской подводной лодкой «Трешер» могла быть вызвана встречей ее с одной из таких внутренних волн-гигантов. По их мнению могло произойти следующее: внутренняя волна бросила «Трешер» на сверхпредельную для подводной лодки глубину. Не надо забывать, что внутренние волны искажают подводные акустические колебания, что также вызывает нежелательные для людей последствия.

Природа глубинных волн очень сложна и пока еще до конца не раскрыта. Ученые объясняют ее гидродинамическим эффектом приливно-отливных течений, наталкивающихся на своем пути на горные цепи, протянувшиеся по дну океана. Удалось, например, установить, что волны полусуточного периода вызывают в основном приливы. Но ведь волны такого диапазона — лишь незначительная часть внутренних волн. А что вызывает образование всех остальных — и сейчас неизвестно. Как-то влияют ветры, как-то течения, но что играет главную роль, а что — второстепенную, и сегодня еще не совсем до конца ясно.

Эти невидимые, скрытые от наших глаз волны обладают всеми свойствами обычных волн, которые мы привыкли видеть на поверхности моря. Они также растут, а потом, как обычные волны прибоя, обрушиваются, вызывая при этом турбулентность — вихревые потоки. Но и турбулентность, в свою очередь, может вызвать внутренние волны. Видимо, не последнюю роль играют в данном случае и мощные циклоны, вздымающие и раскачивающие миллионнотонные массы воды.

ШАГИ К ВИХРЯМ