Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас

Их рост — всегда результат столкновения сил. С одной стороны это сила ветра, понуждающая водную поверхность вздыматься и опадать, нарушая тем самым ее равновесие. С другой стороны — стремление воды противостоять такому воздействию: она пытается вернуться к прежнему состоянию спокойствия, в котором благостно пребывала в отсутствие ветра. Стремление это обусловлено двумя причинами: силой поверхностного натяжения воды и силой тяжести. Сила поверхностного натяжения противодействует малейшему натяжению поверхности у гребня и малейшему нагромождению у подошвы волны, в то время как сила тяжести тянет гребень волны вниз или (благодаря давлению воды) выталкивает подошву наверх. В своих стараниях вернуть воду к прежнему равновесному состоянию обе силы чересчур усердствуют: гребень продолжает погружаться и становится подошвой, а подошва продолжает подниматься, становясь гребнем. Но изначально, пока наши волны еще пребывают во младенчестве, сила поверхностного натяжения воды преобладает. Такое естественное сопротивление побуждающему воздействию ветра и заставляет маленькие волны перемещаться по поверхности.

Когда волны вырастают сантиметров до трех, они выходят из младенческого возраста — первый этап их жизненного пути завершается. Мы больше не называем их капиллярными волнами, теперь они — гравитационные, потому что вес воды — сила, с которой гравитация воздействует на воду, — оказывает на них преобладающее воздействие. Вес воды пересиливает ветер, стремясь вернуть воде спокойное состояние, но только усиливает молодые волны и приводит их в беспорядок.

* * *

Итак, наши волны, эти шумливые карапузы, прощаются с детством и вступают в следующую фазу развития — вырастают в неуправляемых подростков, по которым воспитательная колония плачет. По мере того, как усиливается ветер, стройные ряды капиллярных волн принимают совсем иной облик. Гребни и подошвы беспорядочно перемешиваются: носятся туда-сюда, сталкиваются, летят кубарем друг через друга — ни дать ни взять группа детсадовцев, неосмотрительно вверенная надзору такого же неугомонного воспитателя. Это явление называется ветровыми волнами[4]. Термин обозначает волнующуюся поверхность воды — ветер хлещет по ней, отдавая все больше своей энергии. Если говорить о зарождающемся шторме, то ветровые волны — стадия, при которой волнение быстро и неуклонно возрастает.

В действительности скорость роста волн увеличивается за счет того, что под удары ветра попадают склоны особенно крупных экземпляров. Когда внутри одной акватории наблюдается мешанина из волн разной высоты и длины, трудно дать репрезентативную оценку их совокупным размерам. Было бы заблуждением описывать волны, ориентируясь лишь на самые высокие, поскольку — среди ветровых — волны выдающейся высоты появляются не так уж часто. Океанографы составляют шкалу или диапазон размеров волн, опираясь на так называемую значимую высоту волны. Это среднее для высот волн, рассчитываемое по трети наиболее высоких из них. Согласен, трудновато для понимания — фраза «высота наиболее высоких волн» куда как проще, — однако в действительности при наличии разброса волн по высоте такой метод расчетов удобнее и показательнее.

Вскоре значимая высота волны вырастает до метра и больше. Это уже не малая волна, это настоящие волны. И воздействует на такие волны не легкий бриз, а ураганный ветер. Маленькие шаловливые волны превратились в волны задиристые, неуправляемые, с крутыми склонами и острыми трохоидальными пиками. Под надзором сурового воспитателя в лице ураганного ветра они все сильнее раздражаются, выходя из себя, пока на их гребнях не начинают формироваться хохолки пены. Волны вот-вот они вступят в третий, наиболее беспокойный этап своего жизненного пути.

^{Хорошо видно, как во время шторма в районе Северо-Тихоокеанского течения пена ручейками стекает с гребней волн — фотография сделана с борта грузового судна «Благородная звезда» зимой 1989 года. У меня при одном только взгляде на фотографию начинается морская болезнь}

* * *

Вступая в пору взросления, волны превращаются в форменных забияк. На третьем этапе жизни у особо крупных индивидов появляется пена у рта — барашки. При этом волны, гонимые безжалостным штормовым ветром, перекатываются через самих себя.

Если такой ветер устанавливается надолго, господствуя на обширном пространстве, его порывы срывают с гребней пенные хохолки — по склону каждой волны стекают белые ручейки. «Стена из зеленого стекла с холмиком снега», — так описал эту разновидность волн Джозеф Конрад.^{5}

Хотя по мне, так больше напоминает слюну буйнопомешанного. Волны продолжают расти и, наконец, достигают 5 м.