Плавание под парусом: ветер, волнение и течения

Прорваться вперед волны (если она движется примерно со скоростью лодки) можно, только бросившись на нее с максимально возможной энергией, которую удалось приобрести на переднем склоне предыдущей волны. Однако если яхта не смогла подняться по тыловому склону идущей впереди волны и обосновалась в ложбине, то лучше позволить лодке тихо скользить, пока гребень идущей сзади волны опять не поднимет ее, а затем со всей возможной скоростью снова броситься за идущей впереди волной. Находись в ложбинах, только если имеется опасность потерять волну или яхта замедлила ход; качаясь в ложбинах — не имеешь никаких перспектив!

Горизонтальное движение воды при волнении

Рис. 35. Орбитальное движение частиц в волне. Основное направление движения на различных участках волны показано внизу стрелками.

Яхтсмены на маленьких не глиссирующих лодках склонны упрощать волновое движение. Часто подчеркивается, что волны — это только вертикальное движение воды и перемещается лишь форма. В этой связи отмечается, что волны можно заставить бежать по веревке, если один конец ее привязать, а другой трясти, при этом очевидно, что веревка, как и волны, горизонтально не перемещается.

Важно, что горизонтальное перемещение воды невелико по сравнению с вертикальными колебаниями. Главное, что у волны перемещается только форма, а относительное смещение массы воды невелико. Однако чрезмерное выделение этих фактов может привести к игнорированию наличия заметного горизонтального смещения воды. Движение частиц воды на гребне совпадает с генеральным направлением перемещения волны, а частицы на подошве смещаются в обратном направлении. Наблюдения за любым плавающим предметом, низко сидящим в воде и, следовательно, не подверженным действию ветра, подтверждают движение вперед на гребне и назад — в ложбине.

Строго говоря, сочетание горизонтального движения частиц воды и их вертикального перемещения, вызываемого подъемом на гребнях и опусканием в ложбинах, приводит к круговому, или орбитальному, движению, представленному на рис. 35. Здесь частица показана все время на поверхности волны, причем центры орбит находятся на одной и той же высоте. Вращение направлено против часовой стрелки: вперед — на гребнях, вниз — на тыловых склонах, назад — в ложбинах и вверх — на передних склонах.

Мы рассматриваем только горизонтальное движение Частицы движутся по круговым орбитам (рис 35), назад и вперед, вверх и вниз, поэтому можно считать, что диапазон горизонтального движения частиц примерно равен высоте волны. Этот диапазон называется амплитудой.

Скорость поверхностного движения воды

Чем выше волна, тем больше диапазон горизонтального движения, или амплитуда, которая зависит только от высоты и не связана с длиной волны Скорость этого движения зависит от длины волны и гораздо больше для коротких и крутых волн, чем для длинных и пологих.

Рис 36. Направление и скорость движения воды на поверхности волны

Движение волн, на которых, как (правило, соревнуются маленькие яхты, обычно невелико, но оно достигает наибольшей скорости на гребнях (вперед) и в подошвах (назад). Об этом необходимо помнить при плавании на волнах, как будет показано ниже. Рисунок 36 иллюстрирует вышесказанное.

Например, рассмотрим волну длиной 1, 5 метра и высотой 1, 2 метра. Для волн можно принять следующую формулу:

Длина волн (м)=1, 5 (период, с)².

Тогда в нашем примере период равен примерно 3 секундам Поскольку амплитуда горизонтального движения равна высоте волны, то имеем перемещение на 1, 2 метра в обе стороны, то есть 1, 2 х 2=2, 4 метра. Это перемещение на расстояние 2, 4 метра осуществляется за период одной волны, то есть за 3 секунды. Один узел равен 1 морской миле в час, в морской миле 1852 метра, а в часе 3600 секунд Отсюда 2, 4 метра за 3 секунды дают скорость узла.

Наша волна длиной 1, 5 метра и высотой 1, 2 метра вызывает поверхностное движение со средней скоростью 1, 6 узла. Эта средняя скорость может быть еще больше, так как надо учитывать неравномерность возвратно-поступательного движения, то есть ускорение на гребнях и ложбинах.

Поверхностное движение и вымпельный ветер

Важно помнить, что при плавании лагом к волне рассмотренное движение воды будет на каждом гребне отклонять яхту от ветра, что повлияет на его вымпельную скорость и направление При курсе по ветру (на фордевинд) и волнении, совпадающем с истинным ветром, на гребне вымпельный ветер будет уменьшаться и заходить к носу, в ложбинах картина обратная. Для плывущего против ветра (в крутой бейдевинд) вымпельный ветер на гребнях будет уменьшаться и изменять направление в сторону траверза, в ложбинах ветер будет усиливаться и дуть острее к носу.

Экранирующее действие волн на истинный ветер до некоторой степени гасит колебания вымпельного ветра из-за движения волн, но обычно неполностью.

Приведение на гребнях