Изучение вихрей

Опубликовал admin в июля 24, 2012 в рубрике Океан

Идентичной программой IDOE являлся Эксперимент срединно-океанической динамики (Mid-Ocean Dynamics Experiment -MODE)-опыт изучения вихрей средних масштабов, в которых может сосредоточиваться больше энергии, чем в общей системе океанической циркуляции. Это обширный проект, координировавшийся в международном масштабе. Если посмотреть на карту маршрутов судов и схемы установки систем буев и других приборов, проложенных и установленных доброй полдюжиной государств в северной части Атлантического океана, то можно подивиться, как течения ухитряются пробиться сквозь всю эту массу техники. И, тем не менее, все же удалось успешно проследить отдельные вихри по мере их развития и диссипации. Было собрано достаточно большое количество фактов, для того чтобы теоретики смогли построить численные модели вихрей, опираясь на которые можно воспроизвести движения этих вихрей (со значительными затратами средств) при помощи компьютеров. Однако компьютеры ныне дешевеют, а корабли дорожают, так что перспектива является многообещающей.



Статья «Циркуляция абиссали» написана Генри Стоммелом в 1958 г., то есть задолго до возникновения таких проектов, как IDOE. Большое достоинство этой статьи заключается в том, что она отражает взгляды исследователя-первопроходца как раз в тот волнующий момент, когда в науке об океанах наметился резкий скачок. Чтобы оценить происходящее, посмотрите, как анализировалась циркуляция Гольфстрима в весьма авторитетном труде X. У. Свердрупа, Мартина Джонсона и Ричарда Флеминга «Океаны», опубликованном в 1942 г., и в той же монографии, вышедшей одиннадцатым изданием двадцать лет спустя. В монографии указывалось, что если слой кислородного минимума принять за нулевую поверхность отсчета, то нижняя граница Гольфстрима пройдет на небольшой глубине, ниже которой будет существовать противотечение. В то время подобное заявление казалось неразумным, но в 1958 г. Стоммел показал, что на самом деле это положение вполне разумно, а Джон Сваллоу обнаружил и измерил глубинное противотечение.
Сваллоу изобрел буй нового типа, который может держаться на промежуточных глубинах и прослеживаться сонаром, что позволило регистрировать глубинные течения. Новые инструменты понадобились и для того, чтобы достигнуть в этой области науки наибольшего развития, о котором рассказывается в статьях Феррена Макинтайра «Верхний миллиметр океана» и Майкла Грегта «Микроструктура океана». Оказывается, теперь можно наблюдать явления, масштабы которых измеряются ангстремами на поверхности океана или несколькими сантиметрами на небольших глубинах. Так же как по программе MODE изучались отдельные вихри в Гольфстриме, эти исследования позволяют фиксировать вихри и локальные явления небольших масштабов. При помощи скоростной киносъемки прослеживают отдельные лопающиеся пузырьки газа, а приборы-самописцы непрерывного действия регистрируют малейшие изменения солености и температуры воды. В этом наименьшем масштабе наблюдаются исключительно резкие градиенты химических и физических характеристик, представляющих большой интерес для познания явлений перемешивания и вихреобразования. Кроме того, как видно из названных статей, изучение этих мелкомасштабных явлений позволит нам улучшить контроль за загрязнением среды и увеличить урожаи морепродуктов. Эти статьи являются предвестниками большого прогресса в исследованиях детального строения океана и движения воды в нем.
Последняя статья этого раздела – «Пляжи», – написанная Уиллардом Баскомом, освещает еще один вопрос, имеющий большое значение для человеческого общества, а именно проблему использования и охраны пляжей. В последнем разделе статьи рассматриваются социальные проблемы, вызванные неправильным использованием пляжей и других морских природных ресурсов. Заметим, однако, что если пляжи не будут сохранены, то людям не придется вступать в споры о том, как их использовать.
Хотя многие интересные научные вопросы, связанные с пляжами, пока остаются без ответа, их динамика в общих чертах уже известна, по крайней мере, с пятидесятых годов двадцатого века. Пляж – это неустойчивый, обычно мигрирующий слой песка, форма которого определяется равновесием между силами поставляющими песок, и силами размыва (сноса). Соответствующая информация существует, однако люди по-прежнему воздвигают здания или прокладывают шоссейные дороги на пляжах, а затем удивляются, что плоды их труда сносятся в море. Удивляются они и тому, что пляж исчезает, после того как они преградят путь питающему его потоку наносов. Они считают загадкой, почему пляж образуется с внешней стороны мола и заполняет песком огражденную им бухту. Но ведь они сами же, построив этот мол-волнорез, ослабили энергию волн и помешали им достигать прежнего пляжа.

Оставить комментарий