Файл: Истошин, Ю. В. Морские течения.pdf

1,57% от скорости ветра. Согласно исследованиям других ученых,

того чтобы течение сделалось установившимся, потребуется извест­ ное время и определенный разгон ветра, т. е. нужное расстояние до подветренного берега. Так, ветер со скоростью 32 узла (17 м/сек, или 8 баллов по шкале Бофорта), который продолжался с момен­ та его возникновения всего лишь 6 часов, вызывает ветровое тече­ ние со скоростью около 0,35 узла. При продолжительности этого

при этом достигает максимальной для этого ветра величины 0,8 уз­ ла. Длина разгона ветра должна при этом быть около 300 км. Если разгон будет меньше, например 150 км, то скорость течения при том же ветре составит всего 0,6 узла.

С глубиной скорость течения быстро убывает. На глубине тре­ ния она по Экману составляет всего лишь 4% от скорости поверх­ ностного течения.

Экман считал, что полный поток воды во всей толще океана, охваченный дрейфовым течением, следует в направлении, перпен­ дикулярном действию ветра (вправо в северном полушарии).

Советский ученый В. Б. Штокман развил дальше теорию дрей­

возникает циркуляция не только в вертикальной плоскости, как по-

16

лагали раньше, но и в горизонтальной, причем возможно течение против ветра (где он слабее, чем в соседних районах). В. Б. Штокман вывел уравнения, учитывающие эффект неравномерности (завих­ ренности) ветра и величину полного потока дрейфового течения.

Плотностные течения

Плотностные течения вызываются неравномерным распределени­ ем плотности морской воды по горизонтали. В свою очередь плот­ ность зависит от солености и температуры. Как только в какомлибо районе океана произойдут изменения солености, например в результате интенсивного испарения (соленость увеличится) или таяния льдов (соленость уменьшится), возникнет плотностная цир­ куляция вод. То же произойдет при местном охлаждении (или на­ гревании) вод: охлажденные воды будут опускаться на глубину, а на смену им к поверхности направятся более теплые воды из со­ седних районов. Если эти процессы по масштабу будут достаточно большими и по времени продолжительными, то сформируется ус­

уровня моря, при котором появляется горизонтальная составляющая сила. Эта сила участвует в образовании таких течений, как стоко­ вые, бароградиентные и сгонно-нагонные, поэтому все они часто объединяются в одну группу и называются градиентными.

Каков же механизм образования плотностных течений? Посмот­ рим прежде всего, что происходит в океане, когда плотность воды в нем по горизонтали одинакова, а по вертикали возрастает с глу­ биной. В этом случае имеют место условия покоя, при которых по­ верхности равных значений плотности (их в океанологии называют изопикническими) параллельны поверхностям равных значений гидростатического давления (изобарическим). Те и другие парал­ лельны поверхностям равных значений силы тяжести (изопотенциальным).

Картина изменяется, если плотность воды по грдиэюнтали неоди-

Гб;

17

накова. Тотчас же возникает наклон изопикнических и изобарических поверхностей к поверхностям равных значений силы тяжести, при­

результате чего они будут пересекаться между собой.

поверхностей и тем больше их наклон. По числу пересечений и на­ клону можно судить о динамическом состоянии водных масс и о наличии силы, способной привести частицы воды в движение, что­ бы достигнуть равновесия, т. е. выравнять распределение плотнос­ тей морской воды. Такой силой является горизонтальная состав­ ляющая силы тяжести, неуравновешенная градиентом гидростати­ ческого давления. На возникшее течение наложится сила Корио­ лиса, которая повернет течение на 90° вправо, вследствие чего пер­ воначальное направление течения изменится. На это новое по направлению течение снова наложится сила Кориолиса, которая бу­ дет производить дополнительный поворот течения вправо до тех пор, пока вектор течения не окажется перпендикулярным движу­ щей силе барического градиента. По достижении этого положения течение становится установившимся, возникает динамическое рав­ новесие, при котором сумма сил равна нулю: сила Кориолиса уравновешивается горизонтальным градиентом давления, вызван­ ным неравномерным распределением плотности на некоторой ак­ ватории океана. Таким образом, зная распределение плотности на этой акватории, можно вычислить направление и скорость плотност­ ного течения. Метод, по которому производятся подобные расче­ ты, называется в океанологии динамическим методом.

ки в выборе «нулевой поверхности» могут значительно преумень­ шить или преувеличить скорости течений.

Следует иметь в виду, что применение динамического метода расчета плотностных течений дает лучшие результаты, если:

18

1) район исследований расположен достаточно далеко от эква­ тора, где сила Кориолиса (горизонтальная ее составляющая) равна нулю и где формула плотностных течений неприменима;

2)течение уже установилось;

3)глубина моря достаточно велика, что позволяет увереннее

выбрать «нулевую поверхность». Она обычно берется равной

1200—1500 м; 4) гидрологические станции, где измеряется температура и со­

леность морской воды, взяты в достаточно близком расстоянии друг от друга, причем по линиям (разрезам), перпендикулярным течению. Желательно также, чтобы гидрологическая съемка аква­ тории была произведена в очень короткий промежуток времени (достаточно синхронизирована).

Сгонно-нагонные течения

Этот тип течений является наиболее сложным и вместе с тем практически весьма важным. Вспомним о катастрофических нагонах в мелководных участках морей и в устьях рек, сопровождающихся большими разрушениями, а иногда и гибелью людей. В СССР зна­ чительные нагоны бывают на Каспийском и Азовском морях, в Фин­ ском заливе (Ленинград), на Дальнем Востоке — в Амурском лимане. В равной степени неприятны последствия стонов. Они приводят к посадкам судов на мель, перебоям в транспорте и водоснабжении. Сгонно-нагонные явления (колебания уровня и течения) в открытом море играют не менее важную роль, чем в мелководных бассей­ нах. Они формируют обширные зоны подъема и опускания морских вод. Так, сгон вод у подветренного берега сопровождается выно­ сом к поверхности богатых питательными солями глубинных вод, что создает условия для развития в них жизни.

Все эти явления вызываются движениями морских вод. Следо­ вательно, изучение законов, управляющих сгонно-нагонными тече­ ниями,— жизненно важная задача.

Вместе с тем сгонно-нагонные течения относятся к разряду комп­ лексных, состоящих из двух видов течений: фрейфовых, вызван-

19

пых действием ветра, и градиентных (стоковых), стремящихся вы­

поверхностное течение, направленное почти по ветру к наветренно­

сгон воды.

Но в мелководные водоемы часто впадают реки, и вода в них состоит из двух слоев: верхнего — распресненного и нижнего — более соленого. В этом случае возникает значительно более слож­ ная циркуляция. В верхнем слое движение воды совершается по часовой стрелке (в вертикальной плоскости), т. е. на поверхности течение направляется к наветренному берегу, а в нижней части верхнего слоя существует противотечение. В нижнем слое наблю­

и поверхностное течение. Если верхний слой очень тонок, то случа­ ется, что он весь или некоторая его часть сгоняется к наветренно­ му берегу, что осложняет картину. В этом случае у подветренного берега на поверхности возникают течения, направленные к подвет­ ренному берегу.

В открытом океане для образования сгонно-нагонных течений необходим достаточно протяженный берег материка или плотная цепь островов. Учеными предложено мало теорий формирования сгонно-нагонных Течений в океане. Большинство океанографов счк • тает, что в отличие от дрейфовых течений, образующихся только в верхнем, относительно тонком слое океана, сгонно-нагонные тече­ ния охватывают всю толщу океана от поверхности до дна.

Согласно одной из предложенных теорий, сгонно-нагонные те­ чения в верхнем слое океана (100—150 м) представляют собой ал­

20

вызывается не ветром, дующим перпендикулярно берегу, а ветром, направленным параллельно берегу, расположенному справа. Этот вывод основан на известном законе Экмана, согласно которому по­ верхностное дрейфовое течение отклоняется от направления ветра на 45°. Если же учесть современные рекомендации ученых считать этот угол равным 20°, то наибольший нагон произойдет при ветре, дующем под острым углом (20°) к берегу, расположенному справа. Наибольший сгон, естественно, будет наблюдаться при ветре обрат­ ного направления.

Приливо-отливные течения

Приливо-отливные колебания уровня и приливо-отливные тече­ ния находятся между собою в неразрывной связи и представляют две стороны одного и того же процесса. Нельзя представить себе; повышения или понижения уровня без соответствующих горизон­ тальных и вертикальных движений водных масс. Действительно, ско­ рость приливного течения зависит в первую очередь от величины’1 прилива: чем больше величина прилива, тем больше скорость Те­ чения. Но скорость приливо-отливных течений зависит также от то­

21