Ветровые волны и зыбь

Вариант № 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Вопрос 1. Ветровые волны и зыбь……………………………………………3

Вопрос 2. Главные искусственные каналы Мирового океана. Их значение в мировом судоходстве………………………………………………9

Вопрос 3.Основные направления океанских путей в Атлантическом океане……………………………………………………………….12

Список использованной литературы…………………………………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ И ЗЫБЬ

Волны, которые мы привыкли видеть на поверхности моря, образуются главным образом под действием ветра. Однако волны могут возникать и по другим причинам, тогда они называются:

• приливные, образующиеся под действием приливообразующих сил Луны и Солнца;
• барические, возникающие при резких изменениях атмосферного давления;
• сейсмические (цунами), образующиеся в результате землетрясения или извержения вулканов;
• корабельные, возникающие при движении судна.

Ветровые волны являются преобладающими на поверхности морей и океанов. Волны приливные, сейсмические, барические и корабельные существенного влияния на плавание судов в открытом океане не оказывают, поэтому на их описании мы останавливаться не будем.

Ветровое волнение ‒ один из основных гидрометеорологических факторов, определяющих безопасность и экономическую эффективность мореплавания, так как волна, набегая на судно, обрушивается на него, раскачивает, бьет в борт, заливает палубы и надстройки, уменьшает скорость хода. Качка создает опасные крены, затрудняет определение места судна и сильно изнуряет команду. Кроме потери скорости, волнение вызывает рыскание и уклонение судна с заданного курса, и для удержания его требуется постоянная перекладка руля.

Ветровым волнением называется процесс формирования, развития и распространения вызванных ветром волн на поверхности моря.

Ветровому волнению присущи две основные черты [1, с.128]:

 Первая черта ‒ нерегулярность: неупорядоченность размеров и форм волн. Одна волна не повторяет другую, за большой может следовать малая, а может и еще большая; каждая отдельная волна непрерывно меняет свою форму. Гребни волн перемещаются не только в направлении ветра, но и в других направлениях. Такая сложная структура возмущенной поверхности моря объясняется вихревым, турбулентным характером ветра, образующего волны.

 Вторая черта волнения заключается в быстрой изменчивости его элементов во времени и пространстве и связана также с ветром. Однако размеры волн зависят не только от скорости ветра, существенное значение имеет продолжительность его действия, площадь и конфигурация водной поверхности.

 С точки зрения практики  нет необходимости знать элементы  каждой отдельно взятой волны  или каждого волнового колебания. Поэтому изучение волнения сводится  в конечном итоге к выявлению  статистических закономерностей, которые  численно выражаются зависимостями  между элементами волн и определяющими  их факторами. 

Каждая волна характеризуется определенными элементами, Общими элементами для волн являются (рис. 1):

• вершина ‒ наивысшая точка гребня волны;
• подошва ‒ наинизшая точка ложбины волны;
• высота (h) ‒ превышение вершины волны;
• длина (λ) ‒ горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле, проведенном в генеральном направлении распространения волн;
• период (t) ‒ интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль; другими словами, это промежуток времени, в течение которого волна проходит расстояние, равное своей длине;
• крутизна (ɛ) ‒ отношение высоты данной волны к ее длине.

        Крутизна волны в различных точках волнового профиля различна. Средняя крутизна волны определяется отношением (1): 

 

                                                   (1) 

Рисунок 1 ‒ Основные элементы волн [1, с.131]

 

Для практики важное значение имеет наибольший уклон, который приближенно равен отношению высоты волны h к ее полудлине λ/2 (2) :

 

                                                              (2)

 

• скорость волны (с) ‒ скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения, определяемая за короткий интервал времени порядка периода волны;
• фронт волны ‒ линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны, которые определяются по множеству волновых профилей, проведенных параллельно генеральному направлению распространения волн.

 Для мореплавания наибольшее  значение имеют такие элементы  волн, как высота, период, длина, крутизна  и генеральное направление перемещения  волн. Все они зависят от параметров  ветрового потока (скорости и  направления ветра), его протяженности (разгона) над морем и продолжительности  его действия.

В зависимости от условий образования и распространения ветровые волны можно подразделить на четыре типа:

 Ветровые ‒ «система волн, находящаяся в момент наблюдения под воздействием ветра, которым она вызвана» [2, с.10]. Направления распространения ветровых волн и ветра на глубокой воде обычно совпадают или же различаются не более чем на четыре румба (45°).

Ветровые волны характерны тем, что подветренный склон их круче, чем наветренный, поэтому верхушки гребней обычно заваливаются, образуя пену, или даже срываются сильным ветром. При выходе волн на мелководье и подходе их к берегу направления распространения волн и ветра могут различаться более чем на 45°.

Зыбь ‒ вызванные ветром волны, распространяющиеся в области волнообразования после ослабления ветра и/или изменения его направления, или вызванные ветром волны, пришедшие из области волнообразования в другую область, где дует ветер с другой скоростью и/или другим направлением. Частный случай зыби, распространяющейся при отсутствии ветра носит название мертвой зыби.

Смешанные ‒ волнение, образующееся в результате взаимодействия ветровых волн и зыби.

Трансформация ветровых волн ‒ изменение структуры ветровых волн при изменении глубины. В этом случае форма волн искажается, они становятся круче и короче и при небольшой глубине, не превышающей высоты волны, гребни последних опрокидываются, и волны разрушаются.

По своему внешнему виду ветровые волны характеризуются разными формами [1, с.132]:

• рябь ‒ начальная форма развития ветрового волнения, возникающая под действием слабого ветра; гребни волн при ряби напоминают чешую.
• трехмерное волнение ‒ совокупность волн, средняя длина гребня которых в несколько раз превышает среднюю длину волны.
• регулярное волнение ‒ волнение, в котором форма и элементы всех волн одинаковы.
• толчея ‒ беспорядочное волнение, возникающее вследствие взаимодействия волн, бегущих в разных направлениях.

Волны, разбивающиеся над банками, рифами или камнями, носят название бурунов. Волны, обрушивающиеся в прибрежной зоне, называются прибоем. У крутых берегов и у портовых сооружений прибой имеет форму взброса.

Волны на поверхности моря подразделяются на свободные, когда сила, вызвавшая их, прекращает действовать и волны свободно перемещаются, и вынужденные, когда действие силы, вызвавшей образование волн, не прекращается.

 По изменчивости элементов  волн во времени их разделяют  на установившиеся, т.е, ветровое волнение, в котором статистические характеристики волн не изменяются во времени, и развивающиеся или затухающие ‒ изменяющие свои элементы во времени.

По форме волны делятся на:

• двухмерные ‒ совокупность волн, средняя длина гребня которых во много раз больше средней длины волн;
• трехмерные ‒ совокупность волн, средняя длина гребня которых в несколько раз превышает длину волн;
• уединенные, имеющие только куполообразный гребень без подошвы.

 В зависимости от  отношения длины волны к глубине  моря волны подразделяются на короткие, длина которых значительно меньше глубины моря, и длинные, длина которых больше глубины моря.

По характеру перемещения формы волны они бывают поступательные, у которых наблюдается видимое перемещение формы волны, и стоячие ‒ не имеющие перемещения. По тому, как располагаются волны, их делят на поверхностные и внутренние. Внутренние волны образуются на той или иной глубине на поверхности раздела между слоями воды разной плотности. 

2. ГЛАВНЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ КАНАЛЫ МИРОВОГО ОКЕАНА. ИХ ЗНАЧЕНИЕ В МИРОВОМ СУДОХОДСТВЕ

 «Международный морской канал ‒ искусственное гидротехническое сооружение, соединяющее международные морские пространства. Такими каналами являются Суэцкий, Кильский, Панамский. Все они проходят по территории того или иного государства и находятся под его суверенитетом. Однако с учетом их значения для международного судоходства для них установлен международный режим» [6].

Суэцкий канал ‒ проходящий по территории Египта искусственный путь из Средиземного моря в Красное море, Индийский океан. Имеет важное экономическое и стратегическое значение. Правовой режим был определен Константинопольской Конвенцией о Суэцком канале 1888 г. Канал был открыт для торговых и военных кораблей не только в мирное, но и в военное время, независимо от государственной принадлежности.

Каналом пользуются даже военные корабли государств, находящихся в состоянии войны. Однако в канале, в его портах и прилегающих водах на расстоянии в три морские мили запрещены любые действия, способные создать затруднения для судоходства. В 1957 г. Египет зарегистрировал в ООН Декларацию о Суэцком канале, которая представляет собой одностороннее международно-правовое обязательство. Египет обязался уважать положения Конвенции 1888 г. и обеспечить свободу судоходства по каналу. С 1980 г. в канале установлена система регулирования движения судов. За движение судна в водах Суэцкого канала без лоцмана капитан подвергается штрафу. 

Кильский канал ‒ проходящий по территории ФРГ искусственный путь между Балтийским и Северным морем. В отличие от Суэцкого и Панамского каналов Кильский канал расположен в стороне от основных мировых водных путей и режим его должен обеспечивать в первую очередь безопасность прибалтийских государств.  Кильский канал был построен в 1895 г. главным образом в стратегических целях. Сооружение канала давало возможность Германии в любое время производить скрытное и быстрое передвижение своего военно-морского флота из Балтийского в Северное море и обратно.  Канал имеет также существенное экономическое значение. 

Его режим установлен Версальским мирным договором 1919 г. Канал был открыт как для военных, так и для торговых судов всех государств, за исключением тех, которые находятся в состоянии войны с Германией. Свобода судоходства по каналу подтверждена правилами плавания по Кильскому каналу, принятыми Правительством ФРГ. 

Плавание по каналу разрешается судам всех стран в любое время суток после уплаты сборов и получения пропуска. 

 

 Военные корабли иностранных государств могут проходить через канал только по разрешению, заблаговременно полученному дипломатическим путем. Допуск торговых судов и военных кораблей может быть ограничен, если полицейские власти найдут это необходимым в интересах поддержания канала в пригодном для эксплуатации состоянии или по соображениям военной безопасности. В канале установлена обязательная лоцманская проводка торговых судов и военных кораблей. 

 

 При плавании в Кильском канале днем суда и корабли должны нести государственный флаг. Установлен обязательный санитарный досмотр судов перед входом в канал и таможенный во время следования по каналу. 

В Правилах оговорены права и полномочия администрации и полицейских властей канала. Им предоставлено право в отдельных случаях отдавать особые распоряжения, которые капитан судна обязан выполнять.

Предусматривается свободный доступ служащих администрации и полиции канала и других лиц, уполномоченных управлением канала, на все суда, следующие через канал. Они могут предложить капитану остановить судно, заставить его ошвартоваться в любом месте по их указанию и дать другие обязательные для выполнения указания. 

 

 Орудия проходящих через канал кораблей согласно Правилам должны быть разряжены.   В пределах зоны канала запрещаются фотографирование, зарисовки, подъем летательных аппаратов и другие действия, которые могут привести к нарушению правил, обеспечивающих военную безопасность.  Сборы за проход военных кораблей взимаются согласно вместимости в нетто-регистровых тоннах.

Панамский канал ‒ проходящий по территории Панамы искусственный путь между Атлантическим и Тихим океанами. Канал имеет большое стратегическое и экономическое значение. В течение долгого времени контролировался США. В результате длительной борьбы Панама добилась заключения с США двух новых деклараций — о Панамском канале и о нейтралитете и функционировании Панамского канала. Декларации закрепили суверенитет Панамы над каналом. Последний признан постоянно нейтральным водным путем, свободным для судоходства всех стран. Вместе с тем США добились признания за собой некоторых особых прав, в частности они являются гарантом нейтралитета канала.

 

 Таким образом, режим Панамского канала формально основан на принципе нейтралитета и гарантий свободного прохода через него любых судов и под любым флагом. В действительности эти декларации не отвечают фактическому положению, когда торговые суда многих стран лишены возможности прохода через канал без дискриминации и ущемления их прав.

«Все три канала имеют исключительно большое значение в развитии мирового судоходства. Сооружение этих каналов значительно сократило морские и океанские пути между многими странами мира, что позволило увеличить грузооборот судов, существенно сократить транспортные расходы и время на переход из одного порта в другой» [6]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОКЕАНСКИХ ПУТЕЙ В АТЛАНТИЧЕСКОМ ОКЕАНЕ

Атлантический океан, разделяя надвое земной шар, протянулся от Арктики до Антарктики в форме гигантской буквы 5 на расстоянии более 8 тыс. миль. На севере он граничит с Северным Ледовитым океаном по линии, проходящей от Гудзонова пролива, через Девисов и Датский проливы, Исландию, Фарерские и Шетландские о-ва к Скандинавскому п-ову, на юго-западе ‒ с Тихим океаном по меридиану 67° з.д.; на юго-востоке ‒ с Индийским океаном по меридиану 20° в.д.

При большой длине, превосходящей меридиональную протяженность остальных океанов, Атлантический океан отличается сравнительно небольшой шириной. Расстояние между западным и восточным берегами Атлантического океана на широте Нью-Йорка составляет примерно 3 тыс. миль, а в самой узкой части ‒ между Западной Африкой и Южной Америкой ‒ вдвое меньше. Для перехода через океан современному судну требуется всего 3-4 сут.

Таким образом, «сейчас Атлантический океан не столько разделяет континенты, сколько служит связующим звеном между Старым и Новым Светом. Это обстоятельство в немалой степени способствовало тому, что Атлантический океан издавна занимал и поныне занимает ведущее место в мировых морских перевозках» [3, с.148].

В целом путь вокруг Скандинавского п-ова на всем его 2500-мильном протяжении в наиболее полной мере используется российским торговым флотом для перевозок в большом каботаже между Балтийским и Северным бассейнами. Отдельные участки этого пути имеют также первостепенное значение для стран Северной Европы как для связей между ними, так и для местных перевозок в пределах отдельных стран.

Путь проходит по Балтийскому морю, проливам Каттегат и Скагеррак, Норвежскому и Баренцевому морям. Природно-навигационные особенности первого и последнего из этих морей были рассмотрены выше. Проливы Каттегат и Скагеррак, расположенные между Скандинавским и Ютландскими п-овами, имеют форму острого угла, обращенного вершиной на север. Северная оконечность Ютландского п-ова ‒ мыс Скаген (54°43' с.ш., 10°36' в.д.) является важным узловым пунктом в сети мировых морских путей. От него отходят три судоходные трассы: одна ‒ на север, вокруг Скандинавского п-ова; вторая ‒ на запад, к проливу Пентленд-Ферт, между Великобританией и Оркнейскими о-вами; третья ‒ на юг, вокруг Европы. По размерам и другим природно-навигационным особенностям проливы весьма сходны и оба, особенно Каттегат, опасны для прохода судов из-за многочисленных навигационных опасностей и частых штормов. Сильно расчлененные и прикрытые шхерами северные берега проливов сходятся в вершине глубоко вдающегося в сушу Осло-Фьорда.

Главным пунктом выхода в Атлантический океан на севере является пролив Пентленд-Ферт (58°42' с.ш., 3°20' з.д.), отделяющий о. Великобритания от Оркнейских о-вов.

Этой трассой обычно пользуются суда, следующие из балтийских и скандинавских портов в Северную Америку. При плавании через пролив судоводители должны соблюдать большую осторожность, так как в нем действуют сильные, неустойчивые по направлению приливо-отливные течения, достигающие в сизигию скорости 8-9 уз.

Для прохода в Ирландское море иногда можно воспользоваться Каледонским каналом, который начинается в заливе Мари-Ферт. Этот канал длиной около 60 миль рассекает Шотландию на две части, но так как его глубина менее 5 м, им могут пользоваться только небольшие суда.

«Наиболее важным для судоходства участком у восточного побережья Великобритании является воронкообразный эстуарий, образованный р. Темзой. К югу от него находятся знаменитые мели Гудвин, которые англичане справедливо называют «пожирателями кораблей»[4, с.63].

Суда, попавшие на мели Гудвин, очень трудно снять, так как из-за сильных приливо-отливных течений они быстро засасываются песком и нередко переламываются. Этот участок ‒ место постоянных кораблекрушений вот уже в течение двух тысячелетий.

Континентальное побережье Северного моря ‒ низменное и пологое, а часть побережья Нидерландов ‒ даже ниже уровня моря. С целью защиты прибрежных районов от затопления их ограждают искусственными дамбами.

У основания Ютландского п-ова Северное море образует треугольный залив, называемый Гельголандской бухтой ‒ по имени расположенного в ней острова. Бухта и впадающие в нее реки Эльба и Везер изобилуют песчаными островками и мелями, между которыми проходят весьма оживленные судоходные фарватеры. Эстуарий Эльбы соединяется Кильским каналом с Балтийским морем.

Кильский канал начинается в Кильской бухте Балтийского моря в 8 км к северу от порта Киль и заканчивается в Брюнсбюттелькоге на восточном берегу эетуария Эльбы. Это один из 16 вариантов трассы, предлагавшихся и частично реализованных в течение 600 лет, предшествовавших сооружению современного канала. Канал строился девять лет и вступил в эксплуатацию 30 января 1895 г. Его постройка обошлась в 170 млн. марок, но уже через 10 лет стало ясно, что габариты его недостаточны. В канун начала первой мировой войны были реконструированы шлюзы, их габариты были увеличены ‒ длина до 330 м, ширина до 45 м, глубина до 14 м.

Пролив Ла-Манш, именуемый на морских картах Английским каналом и отделяющий о. Великобритания от материка, ‒ самый оживленный участок судоходства в Мировом океане.

Ежедневно свыше 800 судов проходят через пролив в обоих направлениях. Интенсивное движение наряду с банками, частыми штормами и густыми туманами делают пролив чрезвычайно опасным, особенно в узкой восточной части, называемой проливом Па-де-Кале. Так как в проливе ежегодно бывает в среднем 10 столкновений судов с тяжелыми последствиями, установлены раздельные полосы для движения судов встречных направлений.

«Скала Бишоп у северо-западной оконечности пролива (49°45' с.ш., 90°36' з.д.) служит выходным пунктом для трансатлантических трасс из портов Северного и Балтийского морей. Скала Фастнет (51°20' с.ш., 9°36' з.д.) на противоположном, ирландском берегу пролива Св. Георга выполняет ту же роль для судов, следующих из портов Ирландского моря. В проливе Св. Георга (называемом также Южным каналом) сильные приливо-отливные течения. Амплитуда приливо-отливных колебаний в вершине воронкообразного Бристольского залива достигает 12 м. Пролив Св. Георга соединяет с Атлантическим океаном Ирландское море, расположенное между о-вами Великобритания и Ирландия и полностью лежащее на материковой отмели. На севере оно соединяется с океаном Северным проливом (или проливом Св. Патрика), в котором также сильны приливо-отливные течения, их скорость иногда достигает 6 уз» [3, с.151].

В настоящее время Средиземное море омывает берега 18 стран с общей территорией 8,5 млн. км2 и населением около 300 млн. человек. Эти страны связаны между собой оживленными региональными трассами. После постройки Суэцкого канала возросла роль Средиземного моря как транзитного морского пути.

Единственным естественным выходом в Мировой океан служит Гибралтарский пролив, отделяющий Европу от Африки. Так как Средиземное море имеет отрицательный водный баланс, в него из Атлантического океана вливается мощный поток воды, равный по водоносности десяти таким рекам, как Волга. Это течение проходит посередине пролива. Поэтому при плавании по проливу в западном направлении суда должны держаться ближе к его берегам, но при этом нужно иметь в виду, что у берегов много навигационных опасностей, а у мысов, выступающих в пролив, ‒ быстрины и сулои.

Проливом Дрейка ‒ самым широким проливом в мире ‒ Антарктида отделяется от Огненной Земли, а последняя ‒ Магеллановым проливом от Американского континента.

Магелланов пролив имеет форму острого угла, обращенного вершиной к югу. Восточная часть пролива шире, чем западная. У выхода из Атлантического океана имеются многочисленные рифы и банки. Длина Магелланова пролива 300 миль. От него в разные стороны ответвляются протоки и фьордообразные бухты. Западная часть сужается до 1,8 мили, а глубины увеличиваются до 1170 м. Частые бури и штормы, достигающие при западных ветрах ураганной силы, делают пролив опасным для судоходства. С открытием Панамского канала он утратил значение и теперь используется главным образом для связей между аргентинскими и чилийскими портами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев, К.П. Что должен знать судоводитель о картах погоды и состояния моря. ‒ Лениград: Гидрометеоиздат, 1980. ‒  231 с. 
2. Вертинский Н.В. Энергия океана. – М.: Наука, 1986. ‒ 152 с
3. Мартыненко, В.Т., Цымбал, Н.Н. География морского судоходства: Учебное пособие. – Одесса: Феникс, 2006. ‒ 248 с.
4. Надточий, Г.Л. География морских путей. ‒ М.: Транспорт, 1985. – 263 с.
5. Режим важнейших морских каналов // Значение международных морских каналов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.randewy.ru/prot/prot17.html. Дата обращения: 30.04.2015.