Черные приливы

Если поверхность воды покрыта пленкой, то происходит затухание волн, причем их количество движения передается течению и скорость дрейфа увеличивается. Если считать пленку нефти нерастяжимой, то в этом случае пятна пленки перемещаются быстрее элементов жидкости на окружающей чистой воде. Комбинированный дрейф нефтяной пленки, вызванный ветром и волнением, исследовался в лабораторных экспериментах. Оказывается, простого арифметического сложения дрейфа под действием ветра и под действием волнения не происходит. Напротив, ветровой дрейф несколько замедляется волнением. Предполагают, что это происходит в результате отрыва потока на гребне волны, вследствие чего за гребнем должен существовать участок пониженной передачи количества движения от ветра к воде. Однако это объяснение еще нуждается в экспериментальной проверке.

Несколько слов о судьбе нефтяной пленки. Эксперименты в Каспийском море показали, что даже после прекращения действия силы поверхностного натяжения площадь пленки продолжает расти за счет воздействия турбулентных вихрей. Установлена эмпирическая зависимость — площадь пленки растет пропорционально кубу времени. Дальнейшее поведение нефти неоднозначно и зависит от особенностей физико-химических свойств сортов нефти и гидрометеорологических условий: ветра, волнения, температуры воды и воздуха, солнечной радиации и т. п. В одних ситуациях нефть распространяется в виде сликов, в других — весьма быстро образуются эмульсии.

Натурные наблюдения в бухте Чедабакто (Новая Шотландия) после аварии танкера «Эрроу», о которой рассказывалось выше, дали интересную информацию о судьбе взвешенных в воде частиц нефти. Танкер сел на мель 4 февраля 1970 года, и за два с половиной месяца на поверхность воды в бухте вылилось почти 9,5 тысячи тонн нефти. Под действием турбулентных движений происходило дробление взвешенных частиц нефти. Когда же частица становится размером в несколько микрон, она растворяется или уничтожается в силу биологических процессов. Математическая модель этих явлений, учитывающая энергетику дробления частиц нефти, была разработана американским ученым В. Форрестером. Ему удалось объяснить наблюдаемые распределения частиц нефти по их размерам.

В связи с физико-химическими изменениями свойств нефти, а также в связи с биологическими процессами или изменениями свойств морской воды нефтепродукты могут всплывать на поверхность или опускаться на дно. Интересно, что если нефть попадет на дно и если она не будет погребена под плащом осадков, то может совершенно неожиданно всплыть на поверхность. Почему? Возможно, произошли физико-химические изменения нефти или ее окисление бактериями, в результате которых сгустки нефтепродуктов становятся легче. Могли измениться и характеристики среды, например температура воды. Ее повышение увеличивает растворимость нефти, сгустки «облегчаются» и также оказываются у поверхности.

Попавшие в океан нефть и нефтепродукты могут переноситься по океанской поверхности от мест разлива на большие расстояния под действием ветров и циркуляции вод.

Направление дрейфа, как считают многие исследователи, совпадает с направлением ветра, однако есть данные о том, что дрейф нефтяной пленки может отклоняться по часовой стрелке (в северном полушарии). Такое отклонение связано с действием силы Кориолиса.

Особенности горизонтальной океанской циркуляции создают неравномерность распределения нефти и нефтепродуктов в форме эмульсий, плавающих пленок и смоляных шариков. В циклонических зонах (в северном полушарии — циркуляция вод против часовой стрелки) максимальное скопление нефти и нефтепродуктов наблюдается на периферии зоны, а минимум — в ее центре. В антициклонических зонах, наоборот, максимальная концентрация достигается в центре, а минимальная — на периферии. Интересно распределение нефти и нефтепродуктов в больших океанских течениях, таких, например, как Гольфстрим. Кстати, эта мощная океанская система за год переносит около 1–1,5 миллиона тонн техногенных и антропогенных углеводородов. В стрежневой полосе Гольфстрима наблюдается низкое содержание нефти, а на периферии — повышенное. Последнее связано со сносом на периферию за счет поперечной составляющей течения.