Мертвая вода - это морской термин, обозначающий явление, которое может происходить при сильной вертикальной стратификации плотности из-за солености или температуры, либо того и другого. Обычно слой пресной или солоноватой воды лежит поверх более плотной соленой воды без смешивания двух слоев. [1] Это явление часто, но не исключительно, наблюдается во фьордах, где ледниковый сток впадает в соленую воду без значительного перемешивания. [2] Это явление является результатом выработки энергии внутренними волнами , которые воздействуют на сосуд. Эффект также можно обнаружить на границах плотности между подповерхностными слоями. [1]
В более известном поверхностном явлении судно, путешествующее в слое пресной воды с глубиной, приблизительно равной осадке судна, будет расходовать энергию, создавая и поддерживая внутренние волны между слоями. Судно может плохо маневрировать или даже замедляться почти до полной остановки и «заедать». Увеличение скорости на несколько узлов может преодолеть этот эффект. [3] Эксперименты показали, что эффект может быть еще более заметным, если подводные аппараты сталкиваются с такой стратификацией на глубине. [1]
Это явление, долгое время считавшееся матросской пряжей, было впервые описано для науки Фритьофом Нансеном , норвежским исследователем Арктики. Нансен написал следующее со своего корабля « Фрам» в августе 1893 года на архипелаге Норденшельд у полуострова Таймыр :
- «Попав в мертвую воду,« Фрам », казалось, сдерживался, как будто какая-то таинственная сила, и он не всегда отвечал на штурвал. В безветренную погоду с легким грузом« Фрам »был способен развивать скорость от 6 до 7 узлов [4]. В мертвой воде она не могла развить 1,5 узла. [5] Мы делали петли на нашем курсе, иногда поворачивали прямо, пробовали всевозможные уловки, чтобы выбраться из нее, но с очень маленькой целью ». [6]
Опыт Нансена побудил его попросить физика и метеоролога Вильгельма Бьеркнеса изучить его с научной точки зрения. Бьеркнес попросил своего ученика Вагна Вальфрида Экмана провести расследование. Экман, который позже описал эффект, который теперь носит его имя, как спираль Экмана , доказал, что эффект внутренних волн является причиной мертвой воды. [6]
Современное исследование по Université де Пуатье субъектов CNRS»Институт Pprime и Laboratoire де Mathématiques и их приложения показали , что эффект из - за внутренних волн , движущихся сзади судна и вперед. Встречаются два типа. Первое, как заметил Нансен, вызывает постоянный аномально медленный прогресс. Второй, тип Экмана, вызывает колебания скорости. Тип Экмана может быть временным и стать типом Нансена, когда судно выходит из определенного режима, вызывающего колебательную скорость. Интересная историческая возможность состоит в том, что эффект вызвал трудности и потери кораблей Клеопатры в битве при Акциуме в 31 г. до н.э., в которой легенда объясняет потерю «присосой», прикрепленной к корпусам. [7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b c Даниелетто, Марко (сентябрь 2018 г.). Бессмертная наука о мертвой воде: влияние сопротивления внутренней волны на подводные аппараты (PDF) (Диссертация). Военно-морская аспирантура, Монтерей, Калифорния . Проверено 22 сентября 2020 .
- ^ Хэмблинг, Дэвид (31 августа 2018 г.). «Weatherwatch:« мертвая вода »заставляет корабли казаться мертвыми в воде» . Хранитель . Проверено 18 сентября 2020 .
- ^ Американский практический навигатор . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное агентство геопространственной разведки. 2019. стр. 598.
- ^ 6-7 узлов (11,1-13,0 км / ч; 6,9-8,1 миль / ч)
- ^ 1,5 узла (2,8 км / ч; 1,7 миль / ч)
- ^ а б Уокер, Дж. М. (июнь 1991 г.). «Самый дальний север, мертвая вода и спираль Экмана» . Погода . 46 (6): 158–164. DOI : 10.1002 / j.1477-8696.1991.tb05733.x . Проверено 22 сентября 2020 .
- ^ «Ученые нашли ключ к разгадке загадочного эффекта« мертвой воды », останавливающего корабль» . Неделя . 15 июля 2020 . Проверено 18 сентября 2020 .
Внешние ссылки
- Короткометражный фильм, демонстрирующий явление на модели
- Описание мертвой воды
- Объяснение мертвой воды
- Статья New Scientist
- «мертвая вода» Британская энциклопедия онлайн. 3 декабря 2009 г.