Плавание под парусом. Ветер, волнение и течения

Маловероятно, чтобы волновые течения воздействовали на яхты, так как эти течения проявляются вблизи берега, где яхты обычно не осмеливаются плавать. Однако в слабый ветер, при подходе длинных волн зыби, вдольбереговые течения могут наблюдаться достаточно далеко от берега и их можно использовать во время соревнований. Более того, необходимо помнить, что при наличии препятствий типа пирса или волнолома течение будет усиливаться и может отклоняться в сторону моря.

Парусные лодки, видимо, более подвержены влиянию разрывных, чем вдольбереговых течений. Разрывные течения распространяются гораздо дальше в море, но их сила и даже направление гораздо менее предсказуемы во всех случаях, кроме движения по подводным каналам.

Отражение волн

На глубокой воде волны могут отражаться от препятствий. Отраженная волна идет под тем же углом, что и набегающая, это показано на рис. 49.

Если препятствие, например стенка или откос расположено под прямым углом к направлению движения волны (или параллельно ее фронту), то волны отражаются точно назад. Отраженные волны накладываются на набегающие, гася их в месте совпадения гребня с ложбиной и увеличивая при совпадении гребней. Образованные таким образом волны известны как стоячие, или толчея.

Рис. 49. Отражение волн, подходящих под углом к стенке. Угол подхода i равен углу отражения r.

Одно из наиболее интересных свойств стоячих волн заключается в том, что если фронт набегающей волны и препятствия параллельны, то образовавшиеся стоячие волны имеют только вертикальное движение и не имеют горизонтального, то есть они движутся вверх и вниз, не перемещаясь вперед. Высота стоячих волн в два раза больше набегающих, а поскольку длина одинаковая, то крутизна также в два раза больше.

Разница между обычными и стоячими волнами очень хорошо видна при сравнении движения лодок, пришвартованных к сквозным причалам и сплошным стенкам. В первом случае на лодки влияет движение волны, и они попеременно дергаются и поднимаются на швартовых, во втором случае лодки поднимаются вверх и вниз почти вертикально, прыгая больше, чем на обычных неотраженных волнах.

При идеальных условиях (когда набегающие волны имеют одинаковые длины) отраженная волновая картина правильная, но обычно такие условия не наблюдаются, и отраженные волны при встрече с набегающими образуют крутые холмы, расположенные беспорядочно – без видимой закономерности или системы. Эта толчея может распространяться на значительное расстояние от препятствия. Плавание на таком волнении оправдано только при обходе сильного встречного течения или существенном сокращении пути, в остальных случаях пребывание в таких волнах является большой ошибкой. При сильном волнении и ветре беспорядочные и крутые волны не только опасны для маленькой яхты. При «подпрыгивании» почти весь ветер «выбьется» из парусов и развернет яхту так, что ее скорость будет весьма незначительна по сравнению со скоростью, которую она могла бы развить при таком же ветре, но менее суровых волновых условиях.

Если волны на глубокой воде ударяются о стенки или береговой обрыв под углом, то волновая картина аналогична показанной на рис. 50 Набегающие гребни волн (оплошные линии) встречаются с отраженными (штрихпунктирные линии) в различных точках, показанных на рисунке черными кружками. В этих местах высота волн будет равна удвоенной высоте набегающей волны. Между этими ликами находятся впадины (показанные на рисунке белыми кружками), равные удвоенной глубине ложбин набегающих волн. Крайне маловероятно, что в природе картина набегающих волн будет настолько регулярна, как это показано на диаграмме, но принцип сохраняется.

Рис. 50. Картина, образующаяся при косом отражении волн от стенки Отраженные волны, сталкиваясь с набегающими, образуют пучности (черные кружки) и ложбины (светлые кружки) удвоенной высоты и глубины

Дифракция волн

Волны обладают также свойством, известным под названием «дифракция». Из-за дифракции волны после прохождения препятствия типа волнолома разворачиваются род прямым углом к своему первоначальному направлению и распространяются на гладкую до этого поверхность*. Например, после входа в гавань волна без всякого отражения веерообразно распространяется по поверхности, защищенной от непосредственного воздействия волн. Когда волна дифрагирована, ее масса распределена на большем пространстве и, следовательно, высота уменьшается.

* Обычно дифракцией называют изменение структуры ветровых волн при огибании ими препятствий Последнее определение не противоречит приведенному автором (Прим. перев)