ГЛАВА 2. Течения
ГЛАВА 2. Течения
Течение может быть союзником или противником яхтсмена. Это зависит от того, сколько времени яхта идет по течению и сколько против. Очень важно добиться того, чтобы течение дольше, чем для других участников соревнований, служило союзником и меньше- врагом.
Единственный путь к этому — знать поведение течений и их влияние на яхту лучше, чем соперники.
В отличие от ветра, который подобен непостоянной женщине и иногда дает рулевым, оставшимся позади, повод посетовать на свою горькую долю, приливные течения для данной фазы прилива довольно устойчивы (если соревнования проходят в приливных районах). Столь же стабильны и течения на реках. Хорошо зная район приливных течений, всегда можно с некоторыми оговорками предвычислить их скорость и направление. Не все яхтсмены достаточно хорошо знают даже свои воды, но приливные течения можно вычислять заранее, а прогнозировать скорость и направление ветра гораздо сложнее.
Таким образом, изучение течений имеет первостепенное значение для всех участников соревнований. Поскольку поведение течений более постоянно, чем ветра, тот яхтсмен, который знает реальные течения, преобладающие на трассе во время гонок, и правильно использует их, получает несомненные преимущества перед менее знающими соперниками.
Если теория базируется на адекватных и корректных фактических данных, то теоретически правильная тактика плавания на течении почти всегда верна практически. Этого нельзя сказать о тех случаях, когда тактика строится на учете силы и направления ветра — характеристики ветра гораздо изменчивей.
Плавания под парусами обычно происходят по воде, которая сама движется. В Англии же многие плавают по неподвижной воде, при отсутствии заметных течений.
Прямолинейный поток
Рассмотрим простейший пример течений — реку с параллельными берегами и течением скоростью около двух узлов. На первый взгляд, этот поток может показаться абсолютно простым, а плавание на нем — подобным движению на ленте конвейера со скоростью два узла.
Рис. 1. Посредине реки течение быстрее, чем у берегов.
Это не совсем так, потому что лента нашего конвейера в центре движется быстрее, чем по краям. Скорость у берегов реки с течением два узла посередине может быть только полузла и менее. Основная масса воды в самой глубокой части реки течет устойчиво и беспрепятственно, течение на мелководье и у берегов замедляется трением. Чем ближе к берегу, тем тормозящее влияние ощущается сильнее. На рис. 1 и 2 этот эффект показан схематически.
Рис. 2 Места с сильными и слабыми течениями на реке.
Эту элементарную особенность течений очень легко продемонстрировать, разбросав несколько палок на различных расстояниях от середины потока и сравнив их перемещение.
Искривленный поток
Следует также учитывать, что, как и при любом движении с инерцией, поток воды при огибании препятствий стремится сохранить прямолинейное движение. Вследствие этого основная масса воды стремится к прямолинейному движению, пока не отразится от противоположного берега, поэтому на внешней части излучины реки скорость течения больше, чем на внутренней. Это показано на рис. 3. Обогнув препятствие, основное течение вновь возвращается на середину реки.
Рис 3. Скорость течения на внешней стороне излучины больше, чем на внутренней, так как здесь осаждается ил и, следовательно, уменьшается глубина
Справедливость вышеизложенного можно легко наблюдать на извилистой реке, где (не говоря уже о видимом более быстром течении воды к наружному берегу) часто наблюдается подмывание наружного берега с одновременным намывом ила или песка медленно текущей водой у внутреннего берега.
Кроме характеристик течений у излучин, важно также помнить о зависимости течений от глубины Когда яхтсмен плывёт, на встречном течении, держась внутренней части более слабого потока, он должен соблюдать осторожность, чтобы не сесть на грунт у края отмели, образованной наносами.
Поток с препятствием
При наличии на пути течения препятствия типа острова проявляется другая особенность течений, связанная с тенденцией массы воды сохранять прямолинейное движение и сопротивляться отклонению от этого направления.
Рис 4. Остров разделяет реку на два потока, в каждом своя схема быстрых и медленных течений
Наталкиваясь на остров, основная масса воды будет разделяться пополам, и в результате образуются две реки. Каждая из этих рек сохраняет упомянутую выше особенность: более медленное течение у берегов. Тенденция сохранения прямолинейного движения проявляется в том, что, немного не доходя до острова, течение разделится и основное течение отклонится от первоначального курса по плавной кривой, оставляя непосредственно перед островом участок медленно текущей, возможно с завихрениями, воды.
Аналогичным образом вода будет двигаться и сразу же за островом, где эффект, как правило, более выражен и может распространиться на значительно большее расстояние вниз по течению. Это явление показано на рис. 4.
При обтекании острова обнаруживается также другое простое и элементарное свойство течений.
Несомненно, многие из нас сохранили в памяти детское впечатление от восхитительной струи воды, разлетавшейся по всей ванной из крана, в который был засунут маленький чумазый пальчик. Сжатие отверстия, через которое течет жидкость, вызывает ускорение потока, протекающего через сужение Из этого простого примера следует, что по обе стороны острова, расположенного посередине реки с более или менее параллельными берегами, течение ускоряется Это явление также схематически показано на рис 4.
Конечно, если в месте расположения острова река расширяется и общая ширина разделенных рукавов реки равна первоначальной, то никакого увеличения скорости не будет.
Подводные рифы или иловые банки влияют на течения так же, как острова, но это влияние при тех же условиях не так четко выражено Они только замедляют движение воды над ними и ускоряют обтекающую их воду.
Иловые банки поднимают также проблему, весьма напоминающую спор о том, что было раньше — курица или яйцо. Течет ли вода медленнее потому, что под ней банка, или на данном участке течение слабее, потому что частицы ила здесь оседают и накапливаются? Конечно, в этом порочном круге одно является следствием другого Но независимо от причин и следствий, всегда можно быть уверенным, что там, где есть иловая банка, течение обязательно будет медленным
Отклонение потока
Примеры, приведенные в этой главе, позволяют выяснить, как влияет на течение мыс или мол. Рассмотрим рис. 5. У мола скорость течения изменяется: ближе к берегу — уменьшается, а у головы- увеличивается. За молом идет спокойная вода или, что более вероятно, круговорот. По обе стороны таких препятствий часто расположены участки мелководья. Если направление потока постоянно (что отмечается на неприливных реках), то за препятствием участок с наносами будет больше.
Рис. 5. При огибании препятствия скорость течения увеличивается, осадки накапливаются у основания препятствия
Рис. 6. Влияние притока на течение реки
На значительном расстоянии до препятствия поток не только ускоряется, но также изгибается, поэтому на стрежне прямолинейный поток может быть незначительно искривлен. Обычно это еще более заметно за препятствием (см. рис. 5).
Вторичный поток
Если вторичный поток вливается в основной поток под некоторым углом, то, как и следует ожидать, вторичный поток какое-то время будет отталкиваться от основного потока, пока не примет направление последнего. Это видно на рис. 6. Расстояние, которое понадобится пройти вторичному потоку, прежде чем органично влиться в основной поток, зависит от соотношения их скоростей.
Течения в заливе
Втекая в большие заливы, течения будут распространяться по ним, но небольшие углубления берега не повлияют на основной поток.
Рис. 7. Эти вихри могут быть полезны при плавании на встречном течении
Иногда кажется, что, торопливо продвигаясь вперед, вода внезапно увидела, что проскочила маленький заливчик, не заглянув в него, и тогда, чтобы заполнить его, послала в обратном направлении вихрь. Это схематически показано на рис. 7. При соревнованиях на встречном течении в таких местах часто можно найти полезные для яхтсмена вихри.
Стоковые течения
Сильное течение, втекающее в спокойную или медленно движущуюся воду, веерообразно распространяется от устья; такое растекание потока иногда называют «веерообразным» течением. На рис. 8 показано, как это может происходить в устье реки. Об этом явлении очень важно помнить, так как парусные соревнования и походы на маленьких яхтах часто происходят вблизи устьев рек. Несколько лет назад интересное стоковое течение сыграло важную роль в событиях на одном важном состязании швертботов. Это течение возникло в результате проникновения сильного приливного потока через пролив между двумя песчаными банками и его последующего растекания за ними (у противоположной стороны).
Рис. 8. Растекание потока в устье реки
Треугольная дистанция этих соревнований была расположена между молом, показанным на рис. 9, и мысами банок Стабборн-сэнд и Санк-сэнд; все гонки проходили около времени самого сильного (приливного течения, то есть в сизигию, понятно, насколько важно было составить правильное представление о схеме течений во время соревнований. Основное течение шло параллельно берегу примерно на северо-северо-восток, но, достигнув прохода между банками, течение устремлялось между ними под углом к берегу на восток-северо-восток. Однако до зоны влияния берега и повторного отклонения на северо-северо-восток течение проходило менее трех четвертей мили; затем оно поворачивало вокруг песчаной косы, идущей от берега, и шло почти на север, но это уже было за дистанцией гонки.
Здесь целесообразно отметить, что постоянные течения вымывают береговой песок и переносят его дальше к северу, где он накапливается. Можно ожидать, что при некоторых фазах прилива за внутренней оконечностью банки Стабборн-сэнд будет отмечаться тенденция к образованию вихря, что со временем приведет к накоплению песка и заполнению пространства за банкой. На самом деле этого может не произойти, но нет никакого сомнения в том, что форма различных песчаных банок определяется именно особенностями накопления песка. Вполне возможно, что много лет назад вместо Санк-сэнд и Стабборн-сэнд была одна банка; возможно, имелось течение, идущее вдоль берега по внутренней стороне банки, это течение промывало канал от берега к банке Стабборн-сэнд — остатки этого канала, теперь в значительной степени заполненные песком, прослеживаются только за оконечностью банки. Все это, конечно, только предположение, но пример интересен тем, что показывает, как очевидные исключения из общих правил иногда могут ввести в заблуждение. Однако достаточно тщательное изучение явления почти всегда позволяет найти его объяснение.
Ветровые течения
Течения могут вызываться множеством различных причин, но наиболее частая причина — разница в уровне воды, как, например, в случае с приливными потоками и течением рек. Однако течения могут вызываться и ветрами, так как трение между движущимся воздухом и поверхностью воды заставляет воду двигаться; поступательное движение ветровых волн также вызывает некоторое перемещение массы воды в виде течения.
Это ветровое поверхностное движение воды за счет трения между частицами воды на различных уровнях постепенно передается на большие глубины, однако на поверхности ветровые течения всегда сильнее, чем на глубине.
Для того чтобы образовалось заметное ветровое течение, ветер какое-то время должен быть устойчивым. Максимальной скорости течение достигает через некоторое время после того, как ветер достигнет наибольшей силы. Течение будет усиливаться даже после прекращения действия ветра.
Странный эффект, вызываемый вращением Земли, заключается в том, что ветровые течения в открытом районе моря северного полушария отклоняются на 45° вправо от направления ветра, в южном полушарии — на 45° влево от направления ветра.
В прибрежных водах отклонение ветрового течения от направления ветра значительно меньше и в среднем составляет 20–25° вправо в северном полушарии и столько же влево в южном.
Рис. 9. Растекание потока между несколькими банками
Свойства ветровых течений в каналах и у характерных форм рельефа такие же, как и у других типов течений.
Сила ветрового течения, естественно, зависит от скорости ветра и продолжительности его действия. Наибольшая сила течения составляет около 2 % от скорости ветра и достигает этого значения, когда пройдет достаточно времени, для того чтобы действие ветра достигло максимального эффекта. Это означает, что ветер скоростью 25 узлов может вызывать на открытой воде течение около 0, 5 узла. Скорость течения может увеличиться при наличии сужения на пути потока, и тогда учет течения станет очень важным для яхтсмена.
Часто ветровые течения обнаруживаются только по усилению или ослаблению приливных потоков.
Другие причины течений
Иногда течения вызываются волнами, набегающими на берег под углом. Это явление обсуждается в главе 8.
Другой причиной течений является испарение. Например, с поверхности Средиземного моря испаряется больше воды, чем поступает в него от рек и в виде осадков. Поэтому в Гибралтарском проливе имеется постоянное восточное течение, которое приносит воду из Атлантического океана в Средиземное море и компенсирует потерю воды за счет испарения. В принципе указанный вопрос представляет только академический интерес, и можно лишь добавить, что в глубинных слоях Гибралтарского пролива имеется постоянное западное течение, несущее в Атлантику воду высокой солености; если бы этого течения на запад не было, то Средиземное море становилось бы все более соленым.
Важность принципов
Правильное объединение приведенных выше примеров позволяет получить прекрасное представление о течениях даже при сложном сочетании различных факторов. Прежде чем применять тактику плавания под парусом на течении, необходимо понять принципы поведения течений.