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

Не так-то просто представить, как вода остается на месте, а энергия движется дальше, поэтому, говоря о волне, я для наглядности буду обращаться к ее размерам. Едва заметная рябь отличается от гигантских волн цунами двумя категориями: высотой и так называемой длиной волны.

Высотой волны считается разница между гребнем и подошвой. Ученые в таком случае говорят об амплитуде. Обычно амплитуда представляет собой половину высоты волны, поскольку сравниваются уровень гребня волны и уровень спокойной воды; она удобней для схематического изображения волн. На мой взгляд, гораздо сподручнее измерять высоту волны от гребня до подошвы.

Длина волны — это расстояние от одного гребня, или пика, до другого. И хотя при слове «волна» мы чаще всего представляем единичный гребень воды (и используем термин для описания любого отдельно взятого пика), в океане одинокие волны не встречаются. Они неизменно путешествуют в компании, поэтому термином «волна» обозначают как один гребень, так и цуг гребней и подошв. Зачастую — мы это наблюдали, находясь под скальным выступом на корнуоллском берегу, — волнение на поверхности воды такое беспорядочное, что определить длину волны хотя бы приблизительно невозможно. Только обозревая с вершины скалы упорядочение двигающиеся широкие волны, можно сказать, на каком расстоянии друг от друга находятся гребни: на большом, когда один гребень удален от другого, или малом — гребни теснятся друг к дружке.

Эти две величины дают общее представление о размере волн в тот или иной момент, но вот об их движении ничего не говорят. А как вам авторитетно заявит любой серфингист, волны — и есть движение. Тут-то нам и пригодится такое понятие, как частота волны, — это количество гребней, проходящих через определенную точку (например, торчащую из воды жердь) в каждую секунду. Если говорить о мелкой ряби, какая образуется от брошенного в пруд камешка, то счет проскакивающих определенную точку волн идет не на единицы, а на десятки. Однако нас не особенно интересуют настолько малые волны — едва заметная рябь не заставит серфингиста в азарте схватить свою доску, не причинит вред буровой вышке, на что способны гигантские валы. Нас интересуют волны, которые гораздо больше обычной ряби — один гребень следует за другим с интервалом в целых шестнадцать секунд. В данном случае частота волны составляет одну шестнадцатую, то есть 0,0625 гребней в секунду. Но оперировать такими величинами неудобно, поэтому ход океанических волн измеряют в периодах; период — это всего-навсего количество секунд между двумя гребнями, проходящими через определенную точку.

К основным характеристикам океанической волны помимо размера и движения относится еще и форма. Некоторым волнам, когда они вздымаются и опадают, присущи широкие, симметричные колебания, в профиле приближающиеся к синусоиде — она показана в верхней части схематического рисунка волн.

Большинство же волн имеют другую форму. Чем круче волна, тем менее она похожа на синусоиду. Скорее ее форму можно назвать формой трохоиды. Трохоида симметрична лишь относительно вертикальной оси, ее остроконечные пики отделяются друг от друга плавными подошвами. Однако крутая волна вовсе не обязательно будет большой. Те беспорядочные гребешки, которые мы с Флорой наблюдали под скальным выступом, были не скругленными, а заостренными. Определяющая форму волны крутизна зависит от высоты волны относительно ее длины, а вовсе не от общего размера. Даже маленькие волны, если они, что называется, едва не наступают друг дружке на пятки, будут крутыми и, следовательно, своей формой повторят трохоиду.

Облака и океанические волны иногда похожи, но внешнее сходство — не единственное, что их роднит. На самом деле, прибойные волны, пускай и косвенно, принимают участие в формировании облаков. Когда гребни волн достигают берега и обрушиваются на самих себя, под воздействием турбулентности образуется бесчисленное множество крошечных воздушных пузырьков, которые лопаются — и в воздухе образуется взвесь из мельчайших водяных капелек. Вода испаряется, а маленькие частицы соли так и остаются в воздухе; воздушный поток подхватывает их и увлекает в верхние слои атмосферы. Эти микроскопические частицы соли являются одними из самых эффективных ядер конденсации, формирующих большинство облаков — на них начинает оседать невидимый глазу водяной пар. В результате образуются крошечные капельки — низкие облака. Только не подумайте, будто прибойная волна способствует образованию облаков прямо над собой — она способствует лишь тому, что ядра конденсации, эти важные составляющие облака, всегда носятся в нижних слоях атмосферы. Верно и обратное — облака, по крайней мере грозовые тучи, играют определенную роль в формировании волн. Это может показаться странным, особенно если вы, сидя в тени слегка колышущейся пальмы на пляже какого-нибудь курортного местечка в экзотической стране, наблюдаете за лениво лижущим берег прибоем. Набегающая волна кажется спокойной, она напоминает мерное дыхание океана — непрерывную череду вдохов и выдохов. Однако под мягкостью накатывающих волн скрывается их буйный нрав. Эти гостьи, такие кроткие и безмятежные у берега, зародились среди хаоса и шквального ветра бури, разыгравшейся где-то далеко в открытом море и давным-давно стихшей.