Ветер возникает из-за неравномерности распределения давления в атмосфере. Действие ветра неравномерно в пространстве и во времени, так как его скорость и направление всегда колеблются. Воздушный поток состоит из отдельных вихрей, беспорядочно перемещающихся в пространстве. Поэтому скорость ветра, измеряемая в какой-либо точке, беспрерывно меняется во времени. Наибольшие колебания скорости ветра наблюдаются в приводном слое. Колебания скорости ветра характеризуются коэффициентом порывистости, под которым понимается отношение максимальной скорости порывов ветра к его средней скорости, полученной за 5—10 мин. С возрастанием средней скорости ветра коэффициент порывистости уменьшается. При больших скоростях ветра коэффициент порывистости равен примерно 1,2—1,4.
секундомер и анемометр
Штормовые ветры достигают иногда скорости 29 м/с. Средние скорости ветра возрастают с высотой. Наиболее резкое возрастание происходит в приводном слое. Для того чтобы иметь возможность сопоставлять скорости ветра, за стандартную высоту была принята высота 10 м над уровнем моря. Скорость ветра выражают в метрах в секунду, силу ветра — в баллах. Соотношение между ними определено шкалой Бофорта, которая неоднократно изменялась.
Штормовые ветры возникают преимущественно в областях с пониженным атмосферным давлением. Особенно большой силы достигают тропические циклоны, при которых скорость ветра нередко превышает 60 м/с. Сильные штормы наблюдаются и в умеренных широтах.
Ветер вызывает волнение моря. Различают следующие основные элементы и характеристики волн.
Волновой профиль— линия сечения взволнованной поверхности моря вертикальной плоскостью в направлении распространения волны. Линия, пересекающая волновой профиль так, что суммарные площади выше и ниже нее одинаковы, называется средним волновым уровнем профиля.
Гребень волны — часть волны, расположенная выше среднего волнового уровня.
Ложбина волны— часть, расположенная ниже среднего уровня.
Вершина волны — наивысшая точка гребня.
Подошва волны— низшая точка ложбины.
Фронт волны— линия, проходящая вдоль ее гребня.
Длина гребня волны— протяженность гребня по фронту.
Высота волны — расстояние по вертикали от ее вершины до подошвы смежной волны на волновом профиле.
Длина волны λ — расстояние по горизонтали между вершинами смежных гребней.
Крутизна волны— отношение высоты волны к ее длине.
Период волны τ — промежуток времени между прохождением через одну и ту же точку пространства двух последовательных гребней (или подошв) волны.
Скорость волны с — расстояние то горизонтали, проходимое любой точкой волны в единицу времени.
Возраст волны — отношение скорости волны к скорости ветра.
В зависимости от стадии развития волнение бывает развивающееся, установившееся и затухающее. Волны классифицируют по различным признакам. Различают волны зыби, ветровые и смешанные. Ветровые волны, вышедшие из района сильного ветра в район маловетрия, а также ветровые волны после прекращения сильного
ветра превращаются в волны зыби. Последние отличаются от ветровых волн более правильной формой. При ветровом волнении средняя скорость волн меньше средней скорости ветра, при зыби — наоборот.
Смешанные волны возникают тогда, когда из одной штормовой области зыбь приходит в другую, где образовался другой вид волнения. В этом случае обе волновые системы накладываются одна на другую.
В зависимости от формы волн различают двухмерное и трехмерное волнение. По характеру волнение бывает регулярным и нерегулярным.
Волнение в каждом районе зависит от многих факторов: от силы ветра и его продолжительности, удаленности от берегов, глубины моря, характера волнения в соседних районах моря. В северной части Атлантического океана отмечались волны высотой 15 м. Наиболее высокие (21 м) волны наблюдались в северной части Тихого океана,
наиболее длинные (до 340 м)—в южной части Индийского океана.
Управляемость судна на волнении зависит не только от размеров волн, но и от их крутизны. Наиболее благоприятны для судна пологие (с малой крутизной) волны. Максимальная крутизна волн в среднем равна 0,06—0,07 и редко достигает значения 0,1. Морские волны обладают огромной энергией, которая возрастает пропорционально длине и квадрату высоты волны.
С увеличением скорости ветра, а также продолжительности действия ветра постоянного направления размеры волн возрастают. Но этот рост продолжается не бесконечно. Даже при ветре силой 12 баллов волны достигают предельных размеров примерно через двое суток. Наибольших размеров волны могут достичь только в том случае, если размеры водного бассейна достаточно велики. В случае изменения направления ветра более чем на 45° возникает новая система
волн, которая накладывается на прежнюю волновую систему.
На мелководье волнение имеет характерные особенности. Здесь волны быстрее достигают максимальных размеров и быстрее затухают после прекращения ветра. Так, на мелководном Азовском море при скорости ветра 20 м/с волны достигают максимальных размеров примерно в течение часа. Даже при очень сильных ветрах размеры волн на мелководье меньше, чем в глубоководных районах, но зато они отличаются значительной крутизной. Максимальная высота волны на мелководье не может быть больше 0,8 глубины моря. Скорость и длина волн на мелководье уменьшаются, а период остается постоянным.
Глубина моря начинает существенно влиять на высоту волн в тех случаях, когда она меньше 6—7 значений средней высоты волн. Таким образом, мелководные районы моря не имеют постоянных морских границ.
В прибрежной мелководной зоне наблюдается изменение направления движения волн. Разнообразные местные условия могут существенно влиять на характер волнения в мелководных районах. Так, например, на Ньюфаундлендской банке, где глубина составляет около 160 м при глубинах в прилегающих районах Атлантического океана до 2000 м, отмечается резкое изменение характера волнения и толчея.
Особенности волнения в различных районах отмечаются в лоциях.
Эти особенности судоводителям следует учитывать и при прокладке курсов избегать прохождения мелководных районов в штормовых условиях.
барометр-анероид и барограф
