Исследование раскрыло тайну феномена «мертвой воды»
Действием «мертвой воды» объясняют случаи, когда морские суда замедляются или вовсе останавливаются по необъяснимым причинам. При этом двигатели и оборудование судна работают исправно. «Мертвая вода» способна останавливать даже моторные лодки.
Команда ученых из Национального центра научных исследований Франции и Университета Пуатье впервые объяснила это явление. Изменения скорости на судах, попавших в мертвую воду, происходят из-за волн, которые действуют как конвейерная лента. Когда корабль попадает в «мертвые воды», волна с противоположным курсом движения подхватывает лодку. Судно будет двигаться по ленте взад и вперед, и не может продолжить движение в нужном направлении.
Экспедиция на «Фраме». Фото: wikipedia.org
Впервые явление было обнаружено в 1893 году Фритьофом Нансеном — норвежским исследователем, ученым и дипломатом, а также первым человеком, который пересек Гренландию. Когда норвежец путешествовал по архипелагу Норденшельд, к северу от Сибири, то испытал нечто очень странное. Корабль Нансена «Фрам» замедлился невидимой силой. Судно практически не могло маневрировать или достигать нормальной скорости. Нансен назвал явление «мертвой водой».
То, что случилось, было настолько загадочным, что никто не нашел объяснения. Десятилетие спустя, в 1904 году шведский физик и океанограф Вагн Вальфрид Экман экспериментально показал в лаборатории, как образуется волна сопротивления между соленой водой из моря и тонкого слоя пресной воды, которая появляется из-за таяния ледников. Волны также взаимодействуют с кораблем, создавая сопротивление.
Однако этого открытия было недостаточно, чтобы разгадать все секреты этого явления.
Теперь ученые не только объяснили, как «мертвые воды» влияют на корабли, исследователи также полагают, что это явление вполне может быть виновником гибели мощных кораблей Клеопатры и Марка Антония, которые проиграли морскую битву против слабых судов Цезаря в битве при мысе Акций (31 в. до н.э.).
Явление «мертвых вод». Фото: phys.org
«Мертвые воды» встречаются во всех морях и океанах, где смешиваются воды различной плотности (из-за солености и температуры).
«Явление встречается во фьордах Скандинавии, но также и в устьях рек, таких как Ориноко в Южной Америке, из-за расслоения плотности (течение в реках с осадками соленой воды из моря), — объясняет Жермен Руссо, исследователь из Пуатье и соавтор исследования. — Также явление встречается в холодных озерах и в горах летом, потому что там наблюдается перемена температуры, и, следовательно, существует риск того, что пловцы утонут».
Причина странного поведения кораблей была неизвестна. Физики, эксперты по механике жидкости и математики пытались разгадать эту загадку.
Ученые наблюдали два явления сопротивления, которые вызывают «мертвые воды». Первое, — сопротивление Нансена — волнообразное торможение, которое вызывает постоянную, ненормально низкую скорость. Второе, — волнение Экмана — характеризуется колебаниями скорости в захваченной лодке. Явления вместе влияют на передвижение кораблей.
Исследователи использовали математические классификации различных внутренних волн и анализ экспериментальных изображений в масштабе субпикселя. Ученые выяснили, что колебания скорости связаны с генерацией волн, специфичных для конвейерной ленты, по которой лодка движется вперед и назад. Эксперименты с крупными резервуарами показали, что боковое ограничение, налагаемое слишком узкими портами усугубляет динамические колебания лодок.
Античные боевые корабли. Фото: wikipedia.org
Работа является частью крупного проекта, в ходе которого ученые хотят выяснить, почему во время битвы при мысе Акций корабли Клеопатры проиграли, когда столкнулись с более слабыми вражескими судами.
Теперь появилась новая гипотеза. Исследователи полагают, что залив Арта, который обладает всеми характеристиками фьорда, заключил в ловушку флот царицы Египта в «мертвых водах». В древние времена поражение было приписано рыбам-прилипалам. Считалось, что рыбы прикреплялись к корпусам и были способны останавливать лодки.
«Эта работа еще не завершена, но залив Арта, где произошла битва, наша исключительная зацепка — это единственный фьорд в Средиземном море. Внутреннее пространство залива связано с реками, поэтому здесь есть источник пресной воды », — добавил Руссо.
Ученые снова обратятся к этому вопросу в следующей работе. Новое исследование было опубликовано в журнале PNAS.
Источник
Полный текст статьи читайте на Компьютерра
