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

сегмент весом 200—300 килограммов, но при наличии сильных те­ чений часто употребляются и «лапчатые» якоря (малый адмиралтей­ ский и другие). Длина троса определяется в зависимости от глуби­ ны места. Учитывается также некоторая «притравка», равная 7— 15% от глубины места.

Если трос растянут удовлетворительно, а об этом судят по уда­ лению буя от судна, то якорь бросают за борт. После того как якорь достигнет дна, трос с вертушками и буем расположится (выдраится) по течению. Этот момент означает начало автономной работы самописцев, он вместе с данными о глубине и координатах места постановки регистрируется в книжке наблюдений.

Описанный выше способ постановки буйковой станции называ­ ется способом «буй—якорь». Его недостатком является то, что при вытравливании якоря трос сильно скручивается, на нем образуются резкие перегибы, так называемые «колышки», и даже петли, в ре­ зультате чего прочность троса уменьшается.

Второй способ называется способом «якорь—буй». В этом случае операции совершаются в обратном порядке: сначала на тросе опускают якорь. Затем на рассчитанных горизонтах подвешивают буквопечатающие вертушки и, наконец, вываливается за борт буй. При этом способе судну приходится подрабатывать машиной про­

соб постановки буйковых станций. Все операции в начале постанов­ ки осуществляются по способу «буй—якорь». Подвесив последнюю (нижнюю) вертушку, закрепляют вытравленный трос за «утку» на борту судна и начинают травить концевой трос с якорем с другой лебедки. Трос вытравливают с таким расчетом, чтобы после соеди­ нения его с основным отрезком троса с вертушками общая длина системы равнялась расчетной длине (глубина мест плюс притрав­ ка). Соединив оба конца, обрубают крепление — и якорь вскоре до­ стигает дна, так как он висел в трех-четырех сотнях метров от дна. В этом случае закручивание троса обычно не происходит.

54

Поставив один буй, приступают к постановке другого на неко­ тором расстоянии, которое выбирается в зависимости от постав­ ленной задачи. Когда все постановочные работы завершены, необ­ ходимо произвести возможно более точное определение места каж­ дого буя. Таких определений делается несколько, для того чтооы убедиться в отсутствии дрейфа буев. Если астрономические опреде­ ления местоположения затруднены (облачно) и нет судовых средств радиолокации, то косвенным доказательством отсутствия дрейфа какого-либо буя является неизменность взаимного расположения буев, определяемая по судовому локатору или по времени пере­ хода судна от буя к бую. Косвенным признаком служит также со­ хранение неизменной глубины места постановки буя.

Подъем буев — проблема не менее трудная. Необходимо так подойти к нему, чтобы, остановившись, успеть набросить на верх­ нюю часть буя петлю троса и прижать буй к борту. Это позволя­ ет завести гак судовой стрелы или специального крана за верхний рым буя и оторвать его от воды. Если не удастся завершить эту операцию быстро, то судно вскоре будет отнесено ветром от Ьуя. Придется развернуться и начать подход к бую заново. Чтобы облег­ чить задачу, обычно подходят с наветренной стороны буя.

К бую обычно привязывается вспомогательный отрезок толсто­ го троса, один конец которого закреплен к становому тросу буйко­ вой системы несколько выше первой (верхней) вертушки. Размотав бухточку этого вспомогательного троса, заведя его за канифасблок, накидывают свободный конец на барабан брашпиля или ле­ бедки и начинают подтягивать становой трос, на котором подвеше­ ны вертушки. Выбрав втугую некоторое количество станового тро­ са, отсоединяют от троса буй и заваливают его на палубу. Затем продолжают подъем станового троса и съемку вертушек. Иногда удается поднять и якорь, но чаще всего он обрывается и остается на дне вместе с нижним концом троса, который обычно более то­ нок, чем верхний, и легче обрывается.

Выше описана методика постановки и снятия буев с судов, не снабженных специально сконструированными для этой цели уст­ ройствами. Применение выносных кранов, телескопических кранбалок, заваливающихся (типа шлюпочных) стрел, мощных двухбара­

55

банных лебедок, специальных ширококипных канифас-блоков-счет- чиков, незакручивающихся и нержавеющих тросов — сильно облег­ чит эти трудоемкие и важные работы.

Не так давно буйковых постановок в открытом океане было очень мало, они насчитывались всего лишь десятками, но к нача­ лу 70-х годов количество их сильно возросло. Во всех океанах и мо­ рях буйковые постановки, выполненные различными странами, и главным образом СССР, насчитываются теперь тысячами.

Заякоренные буйковые станции — единственное средство полу­ чения строгих данных об изменениях во времени морских течений. Действительно, если в одном и том же месте периодически обнов­ лять буйковую станцию, т. е. поднимать время от времени само­ писцы течений на палубу судна, заменять использованные ленты самописцев на новые и снова ставить буйковую станцию на преж­ нее место, то можно получить длительные серии наблюдений над течениями на разных глубинах. Уже сейчас в ряде точек Мирового океана имеются серии полугодовой продолжительности.

Несколько буйковых станций (5—10 и более), поставленных на длительную работу в ограниченном по площади районе, обеспечи­ вают ученых-океанографов необходимыми данными в режиме тече­ ний, т. е. о всех изменениях направления и скорости течения во времени. Располагая этим материалом, ученые могут найти причи­ ны выявленных колебаний течений. А если установлены эти причи­ ны, то возникает возможность прогнозировать все или, по крайней мере, наиболее резкие изменения в режиме течений данного рай­ она.

Пусть, например, было установлено, что основной причиной ко­ ренных перемен в характере течений является смена ветровой об­ становки над определенной акваторией океана. Заметив или пре­ дусмотрев эту смену ветровой обстановки, мы можем заблаговре­ менно предсказать изменения в характере морских течений.

В некоторых районах Мирового океана буи выставлялись боль­ шими сериями. Так, большое количество буйковых станций, постав­ ленных в Индийском океане Институтом океанологии АН СССР, ра­ ботало в течение 2-х месяцев, а в Атлантическом океане при сов­ местных работах институтов Академии наук, Гидрографического

56

управления ВМФ и Министерства рыбной промышленности буйко­ вые станции действовали в течение 6 месяцев. Обширные работы по изучению течений в тропической части Атлантики произведены Морским гидрофизическим институтом АН УССР, а в Тихом океа­ не — Гіидрометслужбой СССР.

Результаты наблюдений над течениями, полученные с помощью буйковых станций на ограниченных по площади полигонах, дают возможность изучить микроструктуру морских течений и проверить на практике выводы теории.

Не только измерять, но и вычислять течения

Имеется еще очень много способов определения, измерения и вычисления морских течений. Нет никакой возможности описать их хотя бы вкратце... Укажем лишь на наиболее распространенные.

Прежде всего заслуживает упоминания геоэлектромагнитный способ, основанный на известном законе Фарадея. Согласно этому закону, при движении проводника в магнитном поле Земли в про­ воднике возникает электродвижущая сила, пропорциональная ско­ рости движения проводника, напряженности магнитного поля и длине проводника. Таким образом, если перпендикулярно направ­ лению течения вытянуть проводник, дать ему возможность свобод­ но двигаться со скоростью течения и измерить потенциометром возникшую в нем электродвижущую силу, то можно определить скорость течения. В приборе, который назван электромагнитным измерителем течений (ЭМИТ), таким проводником служит двужиль­

ды находятся на разных расстояниях от судна. Например, ближай­ ший электрод на расстоянии 100—150 м, а дальний — на 2UU— 250 м, так что расстояние между электродами, принимаемое за дли­ ну проводника, составляет обычно 100 м.

Чтобы измерить полный вектор течения, судну нужно совершить два перпендикулярных друг другу галса, при этом скорость самого судна при расчете исключается.

57

Электромагнитный измеритель течений дает хорошие результаты 'з случае ярко выраженных и сильных течений, таких как, например,

•Гольфстрим или Куросио.

Как видно из вышесказанного, электромагнитный способ изме­ рения течений не требует остановки судна, а лишь кратковремен­ ных изменений его курса. Это обстоятельство наряду с быстротой получения данных позволяет отнести электромагнитный способ к разряду «экспресс-методов».

Если привлечь к работам по изучению течений несколько ко­ раблей, то с помощью ЭМИТ можно получить детальную картину течений на сравнительно большой площади. Одним из первых ис­

Задачей экспедиции, состоящей из 6 судов, было изучение мик­ роструктуры Гольфстрима на участке между мысом Гаттерас и Большой Ньюфаундлендской банкой. Корабли экспедиции распола­

захватывая некоторые пространства слева и справа от Гольфстрима. Измерения течений с помощью ЭМИТ производились через час.

На последующей фазе тщательно изучались наиболее интерес­ ные детали (петли-меандры, вихри), выявленные во время реког­ носцировки. Появление, развитие и умирание этих деталей удалось ■проследить, выполняя частые повторные съемки микрорайона, где они располагались.

Одним из основных результатов работ экспедиции было откры­ тие волнообразной формы Гольфстрима. На 1200-мильном протя­ жении от мыса Гаттерас до Ньюфаундлендской банки были обна­ ружены крупные волны с амплитудой 200 морских миль. Повторные ежедневные наблюдения за волной, условно названной Эдгаром, произведенные с 10 по 21 июня 1950 года, позволили проследить за ее развитием. Сама же волна в этом районе образовалась до начала работ экспедиции. 19 июня петля Эдгара полностью отдели­ лась от Гольфстрима и превратилась в изолированный вихрь к

58

югу от Гольфстрима, возобновившего после отшнурования Эдгара свое широтное направление. А водные массы в самом вихре Эд­ гара продолжали свое круговое движение против часовой стрелки (в циклоническом направлении).

Таким образом, наблюдения с помощью ЭМИТ за трансформа­ цией петли (меандры) Эдгара пролили свет на природу циклониче­ ских вихрей, нередко обнаруживаемых к югу от Гольфстрима.

Помимо ЭМИТ в арсенале мореведов имеются еще более «экзо­ тические» средства, позволяющие изучать морские течения. Изо­ бретательному уму ученых удалось приспособить для этой цели даже искусственные спутники Земли (ИСЗ). Совершая несколько раз в сутки облеты вокруг Земли по полярной орбите, ИСЗ позволяют зафиксировать положение левой и правой границ течений Мирово­ го океана, изменения их расположения, колебаний в их теплосодер­ жании и многое другое. Весьма перспективны так называемые «ста­ ционарные» спутники, запускаемые на экваториальную орбиту. Име­ ется возможность сообщить спутнику скорость, которая в точно­ сти равняется скорости вращения Земли вокруг своей оси. В этом, случае ИСЗ как бы повисает над заданной точкой земной поверх­ ности в районе экватора. Такого рода спутники обычно поднима­ ются очень высоко над Землей, они могут осуществлять «обзор» больших пространств к северу и югу от экватора и проводить нуж­ ные измерения с необходимой частотой.

Данные о течениях с искусственных спутников Земли получают с помощью инфракрасного радиометра, измеряющего температуру морской воды. По контрасту температур определяют границы теп­ лых и холодных течений, которые также можно определить по цве­ ту воды в области течения. Гольфстрим, например, очень хорошо просматривается в океане благодаря своему синему цвету. Такие наблюдения уже давно осуществляются на практике.

Для определения и измерения морских течений привлекаются1 самые разнообразные современные технические средства. Так, на­ пример, для этой цели может быть использован эффект Доплера.

направлении движущейся воды.

59

Чтобы измерить количество переносимой Гольфстримом воды через Флоридский пролив, в свое время был использован телеграф­ ный кабель между Гаваной (Куба) и. полуостровом Флорида. Оп­ ределение расхода Гольфстрима в этом случае производилось с использованием электромагнитного способа измерения течений.

Однако морские течения можно не только измерять, но также и рассчитывать. При этом исходят из следующего очевидного прин­ ципа: если точно известна численная зависимость элементов тече­

Очень часто это оказывается более легким делом, чем измерение самих течений. Например, измерения ветра, вызывающего ветро­ вые и дрейфовые течения, производятся в океане без особого тру­ да. Данные о ветре имеются на подробных синоптических картах над большими пространствами Мирового океана.

Как нам уже известно, морские течения чаще всего вызываются не одним, а несколькими факторами. Если все они действуют одно­ временно и в одном направлении, то в океане образуют­ ся мощные, более или менее устойчивые течения, если же факто­ ры действуют в противоположном направлении, то ожидать силь­ ных течений не приходится.

Воздействие всех этих определяющих факторов можно выра­ зить уравнениями гидродинамики, вот почему способы расчета те­ чений с помощью этих уравнений в океанографии носят название гидродинамических методов.

Прежде всего упомянем довольно старый, но все еще широко распространенный метод «динамической обработки» наблюдений над температурой и соленостью морской воды. От температуры и солености зависит плотность морской воды. Если плотность морской воды существенно меняется в горизонтальном направлении, то в этом случае должно возникнуть постоянное плотностное течение. Чтобы лучше представить себе механизм плотностного течения хотя бы по очень грубой схеме, воспользуемся следующим экспериментом. Представим себе, что в длинный стеклянный сосуд налита вода. На одном конце сосуда на проволоке в воду опущен кусок льда, а на другом — источник тепла, например электрическая лампочка. Для

60