Знать величину прилива очень важно, особенно в судоходстве, ибо при подходе большого корабля к берегу его можно «посадить» на мель или на риф. Поэтому данные о приливах и времени их наступления в разных пунктах побережья, вычисленные на год вперед, публикуются в специальных справочниках.
Самые высокие приливы в мире (до 18 метров) можно наблюдать в бухте Фанди, которая находится на восточном побережье Канады между Нью-Брансуиком и Новой Шотландией. На Европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 метров) наблюдаются в Бретани у города Сен-Мало. Здесь приливная волна фокусируется береговой чертой полу островов Корнуолл (Англия) и Котантен (Франция).
Во время прилива крепость Мон-Сен-Мишель во Франции оказывается полностью окруженной морем
В древности о приливах и отливах знали очень мало. Например, в 54 году до н. э., когда Цезарь планировал завоевание Британии, его корабли столкнулись с большими проблемами. Цезарь был великим полководцем, но он родился в «неприливном» Средиземноморье, и его застигли врасплох британские приливы. Во время одного из них его корабли были выброшены на берег, а тяжелые транспортные суда, стоявшие на якоре, едва не утонули. При отливе, наоборот, корабли увязли в иле. В результате некоторые корабли были полностью разрушены, а многие другие оказались непригодными к плаванию.
С аналогичной проблемой столкнулся в Египте и Наполеон Бонапарт. Однажды, осматривая захваченный Суэц, он расположился в походной палатке, отказавшись от предложенного ему дома. В девять часов вечера он вдруг услышал крики своих солдат – это начался прилив! Эскадрон охраны стоял в полном боевом порядке, и все лошади были уже по брюхо в воде. Луна должна была взойти только в полночь, было страшно темно, и никто не знал, что делать.
«Неужели мы пришли сюда, чтобы так глупо погибнуть?» – воскликнул Наполеон.
К счастью, бригадир Карбоннель нашел правильное направление движения, и через несколько часов французы успешно выбрались на сушу. При этом генерал Каффарелли, замедлявший движение из-за своего деревянного протеза, умолял бросить его, но двое солдат, отлично умевших плавать, вытащили и его. Потом Наполеон написал: «Каффарелли отделался тем, что потерял свою деревянную ногу, но это и так случалось с ним каждую неделю. Потери были невелики и ограничились несколькими карабинами и плащами».
Особым видом гидроэлектростанций (ГЭС) являются приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов. Для этого залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой устанавливаются обратимые гидроагрегаты, работающие и при приливе, и при отливе. Некоторые агрегаты могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса – для перекачки воды в водохранилище и последующей работы станции в отсутствие приливов и отливов. В последнем случае электростанции называются гидроаккумулирующими (ГАЭС).
Крупнейшая в мире приливная электростанция «Ля Ранс» во Франции
В мире создано много ПЭС – во Франции, Великобритании, США, Канаде, Китае, Индии и других странах. Крупнейшая в мире ПЭС «Ля Ранс» во Франции (рядом с городом Сен-Мало) имеет плотину длиной 800 метров. Мощность этой станции – 240 МВт, она производит примерно 600 миллионов кВт*ч электроэнергии в год.
В России первая ПЭС была построена в 1968 году в Кислой губе на побережье Баренцева моря. Ее мощность составляет 1,7 МВт.
Почему появляются волны?
Морей и океанов без волн не бывает. В чем же заключаются основные причины этого природного явления?
Главная сила, вызывающая волны, – это ветер. В тихую погоду, особенно ранним утром, морская поверхность кажется практически зеркальной. Однако стоит подняться хотя бы самому слабому ветру, как на воде (за счет трения воздуха о ее поверхность) начнут появляться завихрения. В результате давление становится неравномерным, и это приводит к искажению гладкой водной поверхности – появляется рябь. За вершинами ряби процесс вихреобразования усиливается, и в конце концов это приводит к образованию волн, распространяющихся в направлении ветра.
Нижняя часть волны называется подошвой, верхняя – гребнем. Высота волны – это вертикальное расстояние от подошвы до гребня, длина волны – это горизонтальное расстояние от гребня до гребня.
Основными типами волн на воде, помимо ветровых, являются:
– приливные волны, образующиеся под действием приливообразующих сил Луны и Солнца;
– барические волны, возникающие при резких изменениях атмосферного давления;
– корабельные волны;
– сейсмические волны (цунами);
– «волны-убийцы» (блуждающие волны).
Высота волн в открытом океане может достигать значительных величин, и зависит она от скорости ветра. При ветровом волнении волны могут быть разными еще и по длине, периодичности, скорости распространения и т. д. Более длинные волны движутся быстрее, чем короткие.
Несколько волн подряд могут иметь примерно одинаковые периоды и размеры, но затем обычно появляется волна большого размера, образованная в результате интерференции двух и более различных волн.
Человеку, находящемуся на палубе корабля в бушующем море, волны кажутся очень крутыми, буквально нависающими, словно стены. На самом деле они пологие. Обычно длина волны в 30–40 раз больше ее высоты, и лишь в редких случаях это соотношение равно 1 к 10. Таким образом, максимальная крутизна волн в открытом море не бывает больше 18 градусов.
Длина штормовых волн не превышает 250 метров. Скорость их распространения достигает 60–100 км/ч.
Важно понимать, что с большой скоростью перемещается не водная масса, образующая волну, а исключительно ее форма. При этом отдельно взятая частица воды в волнующемся море совершает не поступательные, а колебательные движения. Таким образом, это только кажется, что при волнении вода движется вперед. На самом деле, если на поверхности воды плавает, например, кусок дерева, легко заметить, что он не двигается вперед вместе с волнами. Он лишь качается вверх-вниз, а двигаться он будет только при наличии ветра или течения.
«В морских волнах Канагавы».
Японская гравюра. Автор К. Хокусай
Корабельные волны создаются достаточно быстро движущимися по поверхности аппаратами, например, кораблями и катерами. Если смотреть сверху, такие волны имеют специфическую форму. Они подразделяются на расходящиеся и поперечные.
А вот цунами – это огромные волны, причиной которых в 85 % случаев являются подводные землетрясения, вызывающие резкое поднятие или опускание участка морского дна.
Более 80 % всех цунами возникают на периферии Тихого океана.
Первое научное описание цунами дал испанский географ, натуралист и миссионер Хосе де Акоста (1539–1600). Произошло это в 1586 году в Лиме (Перу), где после мощного землетрясения цунами ворвалось на сушу на расстояние до 10 километров.
В XXI веке крупнейшее цунами было зарегистрировано 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии. Тогда произошло мощнейшее землетрясение с магнитудой в 9,3 балла. Оно вызвало цунами, от которого пострадали Шри-Ланка, Индонезия, Таиланд и другие страны. Общее количество погибших превысило тогда 235 000 человек.
А вот 11 марта 2011 года в Японии землетрясение магнитудой в 9,0 баллов с эпицентром, находившимся в 373 километрах северо-восточнее Токио, вызвало цунами с высотой волны, превышавшей 40 метров(это высота 12-этажного дома). Это землетрясение и цунами стали причиной печально известной аварии на атомной электростанции «Фукусима». Официальное число погибших в результате катастрофы составляет 15 524 человека, 7130 человек числятся пропавшими без вести, а 5393 человека было ранено.