Mrtvých a živá voda

Vnitřní vlny. To je to, co kdysi došlo k úžasné akce s F. Nansen v „Fram“.

Když se blíží k okraji ledu náhle zpomalil pohyb lodi. Přístroj běží na plné obrátky, a „Fram“ sotva pohybu. Jako kdyby někdo držel. Chůze na okraji ledu lodi bylo delší, než je lodi pod vesel ... a všude kolem byla hluboká čistá voda, s výjimkou některých malých ledových krách na povrchu. Žádné viditelné překážky pohybu. Co se děje?

K incidentu došlo během expedice Nansen ve vysoké Arktidě. V této expedice bylo vyrobeno mnoho objevů: vyvrácen povrchnost pohled na ledového oceánu, pro studium struktury a původ jejích masy vody otevřený vlivem pohybu rotace Země ledu atd zejména jev nalezena mrtvá voda .. Tento jev byl nejprve studoval Brother Hall v roce 1830 to bylo teoreticky odůvodněno norský vědec B. Eckmann krátce před expedicí Nansen. Ale před akcí s „Fram“ nikdo si myslel, že mrtvá voda může mít takový účinek.

Nicméně, náhlé brzdění pohybu plavidla na volném moři byly známy před. Plachetnice pod vlivem mrtvé vody na scestí a přestanou poslouchat kormidlo. Námořníci obviněných v této ryby na šaty, jakoby přilepená na dno nádoby a její schopnosti inhibovat průběh.

mrtvý účinek vody je vysvětlena vynaložením energie se loď stroje na vzdělání a k překonání vnitřních vln. Vyskytují se na rozhraní mezi dvěma vrstvami vody s různými hustotami, stejně jako u běžných povrchových vln, které jsou vytvořeny v části vody - vzduch. Jsou jasně vidět kvůli odrazu světla z povrchových vln. Máme rádi dívat se na ně spuštění, sledování pro výskyt „devátého“ hřídele. Mimochodem, fyzici stále tvrdí, že existuje nebo ne.

S dohledem situaci je mnohem obtížnější pro interní vlny. Jsou neviditelné.

V 7 hodin a 30 minut 10.04.1963 US jaderná ponorka „Thresher“ začal hlubokým ponorem v Atlantském oceánu 220 mil od Bostonu. Na palubě kromě plný úvazek posádky bylo 17 civilních expertů - zástupců průmyslových podniků a výstavba závodu. Účelem ponoru - testování loď při maximální hloubce - 360 m.

Video: Živá a mrtvá voda

Velitel lodi byl vázán na hydroakustické kanál se dostat do kontaktu s podporou nádoby „Skylark“ každých 15 minut. V 9 h 17 min „Skylark“ obdržela poslední zprávu, ze kterého uspěl rozeznat dvě slova: „... omezení hloubky ...“ Pak se na loď slyšela hluk, měřená jako zničení trupu lodi. „Thresher“ klesl v hloubce 2800 m.

Vědci naznačují, že příčinou vnitřních vln ve smrti ponorky. V ten den, v testovací oblasti řádí cyklón. Mohl by způsobit vnitřní vlny. Je známo, že meteorologické události způsobit vznik vnitřních vln. silné vnitřní vlny byly zaznamenány dále v oblasti až do 100 m a doby kmitu asi 8 minut. Tyto vlny mohou snadno „přetáhnout“ loď do hloubky pod hranici, na které se jeho tlak trup navržen.

V roce 1969, během potápění na mezoskafe „Ben Franklin“ v vůdce expedice Gulf Stream Jacques Piccard poznamenat, že vnitřní vlny periodicky zvedl „Ben Franklin“ až 30 m, a pak, bez jakéhokoli zásahu ze strany posádky spustil několik mezoskaf minut na 50 m.

Překročení maximální hloubku ponoření „Thrasher“ 50 m, m. E. V hloubce 410 metrů pod velmi namáhavé pravidel pevnostní výpočty přijatých v USA, samozřejmě vedlo k havárii. Jednoduše řečeno, nestačí bezpečnostní rezerva.

Vědci na vědomí, další možnou příčinu: cyklon způsobil silný vířivý pohyb vod oceánu v měřící oblasti, které přispěly k intenzivního míchání horního oceánu. Výsledkem je, že teplá voda (více snadno) horní vrstvy by mohla být dotaženy. Je-li „Thresher“ náhle narazí na teplou vodu vrstvy v blízkosti mezní hloubky, mohlo by to prostě klesnout pod značkou maxima. Posádka neměl čas foukat zátěžové nádrže.

Existují i ​​jiné fyzikální procesy, které ohrožují integritu ponorky. Přibližně ve stejnou dobu zemřelo francouzskou ponorku. V severozápadní části Středozemního moře, jak se zdá, se dostal do zvláštní části u moře, kde byl „dobře“. Takže teď někdy označované jako skvělé místo na mořské hladině se studenou vodou. Teplota vody na povrchu „dobře“ se nachází v blízkosti teploty vody ve spodní části. Možná ještě o něco nižší, a vyšší obsah soli v důsledku zvýšené odpařování vody z povrchu moře pod vlivem hurikánu. Výsledkem je, že stabilita je porušena: hustota vody na „dobře“ povrchu se stává vyšší, než je hustota podkladových vrstev.

Povrchová voda začne padat dolů na dno. Konvekce buňka je tvořen, vztaženo na hluboké konvekce. Někdy obraz obří podmořské vodopádu. Podvodní loď, se dostal do proudu, hrozí zničení - to nevyhnutelně bude provádět do hloubky, kde bude jeho tělo rozdrcený vysokým hydrostatickým tlakem. Tento jev je velmi málo studována. Je třeba vyjasnit podmínky, které způsobují jeho tvorbu. Je například známo, že někdy zlomit laviny s horkou kvůli velmi slabému zvuku. Může ponorka vstup do razantní konvekční zóně za příčinu zřícení? To je jeden z hlavolamů world ocean.

Dávno pryč jsou doby, kdy kapitán Nemo ponořit do jeho „Nautilus“ v tiché hlubiny oceánu všechny pozemské trápení. Oceány byla mnohem složitější, než se zdálo dříve. Pro bezproblémové koupání v jeho hlubinách to vyžaduje nejen neustálou ostražitost, ale nové zařízení, které varuje navigátory různých překvapení. Ale zpět do vnitřních vln.

Za normálních podmínek, nemůžeme vidět. Ale ve studii školní fyziky, nebo dokonce doma, můžete nastavit experiment s obarvenou vodou, která bude dodržovat interní vlny. K tomu je nutné mít sklo (nebo plastu), trubku o průměru 4-5 cm a 1 m. Jeden konec trubky musí být utěsněny nebo uzavřeny. Nicméně, je možné pevně uzavřít víčko. Měla by také mít, a tato druhá zátka uzavírá druhý konec trubky v průběhu experimentu.

Zkumavka se umístí na šikmém stole (uzavřeným koncem dolů) a nalije se velmi osolené vody po dobu asi 1 /₃ výška. Je třeba předem připraven rozpuštěním 200-250 g chloridu sodného v 1 litru vody.

Video: Léčba recepty živé a mrtvé vody vnitřních chorob

Nyní přidat čerstvé vodovodního potrubí, tónovaná někteří lak o ²/ H jeho výšky. Přidání vody jako třeba pečlivě na barevné vodními tryskami nepronikají do soli vodního sloupce (voda musí být obsazen velmi pomalu, možná dokonce mírně zvýšit sklon trubky). Je-li probarvené voda se nalije do zkumavky, uzavřít zástrčku svém horním konci, a pomalu otáčet trubice ve svislé poloze. A pak rychle sklopit do vodorovné polohy. Při sklápění trubice, uvidíte, jak spustit vnitřní vlny mezi dvěma vrstvami duhové kapalin.

To je - krásný zážitek. Vlny mohou mít i čas na fotografování. Podobný obraz je zobrazen na obrázku. Místo toho, aby slané vody může nějakou kapalného oleje, jako je transformátor, nebo křemíku. Pro úspěch zkušeností není tak důležité chemické složení kapaliny, jako rozdíl v jejich hustotách. Při použití oleje jako tekutina, je zapotřebí druhý odstín.

Podobným způsobem laboratoř může simulovat jev tvorby vnitřních vln, které mají v současné době velký význam. Zkušenosti usnadňuje pochopení mechanismu prudkém brzdění „Fram“. V oblasti polárního pánve, kde se to stalo, v povrchové vrstvě oceánu shromáždila čerstvé vody z rozpuštěného ledu. Je lehčí než sůl, a tak zůstat na vrcholu. To tvoří vrstvenou strukturu jako vrstva dortu.

Foto interní vlny generovány ve skleněné trubice.

Přítomnost lamelární strukturou - předpoklad pro generaci vnitřních vln. Oceanographers říci v takových případech stabilní rozvrstvení oceánu. Bez ní, interní vlny jsou nemožné. Stabilní struktura znamená, že vodné vrstvy jsou v mechanickém rovnováze.

Pohyb plavidla dal mechanického impulzu, které tvořily nahrát řazení hranici mezi dvěma vrstvami vody. Je tvořen vlny, podobné těm, které vidíme na povrchu, když jsme hodit kámen do vody. Z kamene dopadu místa povrchové vody vlny rozptýlí kruh. To samé se stalo v tomto případě pouze vlna nešel na povrchu a do hloubky na podvodní hraniční roviny mezi oběma vrstvami. „Fram“ splnil roli oblázek, nebo přesněji řečeno - jeho přídě vlnu. Přinesla vodní částečky z rovnováhy.

Amplituda veškerých vnitřních vln jsou obvykle mnohem více povrchní. To je vzhledem k menšímu rozdílu v hustotě mezi sladké a slané vodě, ve srovnání s rozdílem v hustotě mezi vodu a veškerého vzduchu. Gravitace vodní částice ve vnitřních vln hraje roli vratná síla: směřuje směrem dolů - částice jsou nad rovnovážné poloze, až - v důsledku setrvačnosti, když poklesla pod jeho rovnovážné polohy (před rušením).

Hřeben vnitřních vln byla poměrně vysoká a dosáhla kýl „Fram“. Pro pohyb vpřed, loď měla tlačit jako vnitřních vln před sebou. Hydrodynamiky v tomto případě mluvíme o překonání odporu vln. A to trvá hodně energie. Energetické stroje „Fram“ nemusel „vymanit“ z vln. Výsledkem je, že rychlost plavidla klesla. pokles frekvence je zvláště vysoká v případě, že rychlost pohybu plavidla odpovídá rychlosti vnitřního šíření vlny.

Nedávné studie ukázaly, že vnitřní vlny v oceánech tam tak často, jak povrchových vln. Mechanismy generace vnitřních vln jsou velmi různorodá kolísání atmosférického tlaku, rychlosti větru, proudí kolem nesrovnalostí spodní podvodní zemětřesení, přílivové energie a dalších faktorech. V Gibraltarské úžiny našel vnitřní vlny asi 200 metrů vysoké!

Jsme se rozšířit naše znalosti a schopnosti vnitřních vln, různé jevy, které mohou způsobit. Zjistilo se například, že vnitřní vlny mohou nejen zpomalit pohyb povrchových plavidel, ale někdy také je setřást. Vnitřní vlny tloušťky turbulence oceánu, takže je obtížné komunikovat prostřednictvím akustického kanálu. Mohou narušit podvodní svahy způsobují sesuvy půdy dělat znečištěné vody způsobit tok na povrchu a vytvářet další efekty. Stručně řečeno, musí se počítat.

Studium vnitřních vln. Jak zjistit, zda existuje vnitřní vlny v oceánu, nebo ne? Přesnou odpověď na tuto otázku není tak jednoduché. O vnitřních vln je stále velmi málo známé, a jakýkoliv prostor odvodit informace o nich má mimořádnou hodnotu. Čím více budeme mít aktuální data, tím snadnější je určit zákonitosti výskytu dynamických efektů ve vodách a jejich následky. Pomocí sond neschopných rychle zobrazit celou zeměkouli.

Satelit vysílá nejen fotografie, ale i informace o teplotě některých částech oceánu, směr a rychlost větru ve vodě, a další informace.

Zásadní roli hraje vizuální inspekci lodí a letadel. Vnitřní vlny vytvořené na oceánu povrchových skvrn. Tzv žehlit plocha, odlišné optické vlastnosti okolní vody. Hovoříme o kapel a skvrny na povrchu moří a oceánů, dramaticky odlišných vzhledu od sousedních oblastí. Kromě toho, že se nejen změnou optických vlastností, ale také ke změně mechanických vlastností povrchu. Úhledný skvrny a pruhy žehlit, t. E. Jsou ztlumen vzrušení. Z tohoto důvodu jsou také vystupovat proti obklopující drsným povrchem vody. Objeví-slicky komunikace s interními vln převážně instalované. Nicméně skvrn mohou být vytvořeny pod vlivem dalších faktorů. Vzhled ropných skvrn může způsobit filmu nebo jiné povrchově aktivní látky. Skvrn jsou získány tvorbou vírů a nákladu Langmuir (zvláštní forma povrchových vln).

Další způsob, jak kontrolovat - dozor distribuční pěny a řas ve vodě. Mohou být sestaveny na konvergenci linek. Působení tenzidů způsobuje kalení krátkodobých a tvorby povrchových vln skvrn, což komplikuje kontrolu.

Spolehlivější způsob, jak ovládat funkce. K dispozici jsou měřicí přístroje, které poskytují dobrou informaci o přítomnosti vnitřních vln v oceánu, a definovat jejich charakteristiky. Jedním z nejvíce jednoduché a spolehlivé - antény KD Sabinina. Hlavní část zařízení - anténa, dlouhý kus izolovaného kabelu s nákladem na dolním konci. Horní konec kabelu připojena k bóje, plovoucí na povrchu a připojen k nádobě. Můžete držet anténu bez bóje, a přímo na palubě výzkumné plavidlo, taková měření a produkovat pohybující se lodi. V tomto případě, namísto z nejjednodušších antén nezbytné použít sofistikovanější měřicí systém s názvem termokosami (několik desítek t převodníky. E. teplotní čidla, uloženy na společném kabelu ve stejných vertikálních vzdálenostech). Tedy, při registraci na cestách o něco složitější zpracování přijatých dokumentů. Plavidlo je zpracování (počítače), a záznamovým zařízením.

Informace o vln získaných detekcí elektrické změny odporu. S průchodem vnitřních vln elektrický odpor antény nebo snímač pravidelně se mění v důsledku kolísání teplot. Pod vlivem vnitřních vln izotermy se mořská voda masy se pohybují ve vertikální rovině. Studené a teplé oceánské vrstvy jsou pravidelně zvedl nebo snížena z jeho normální polohy rovnovážného stavu s vnitřními vln. Samozřejmě, že délka anténního kabelu nebo termokosy vertikální nesmí být menší než výška vnitřních vln ve vrstvě, kde jsou registrovány, navíc nutné „pritravka“ k dosažení této vrstvy.

A další známé zařízení pro měření vnitřních parametrů vln. Dodat zařízení v prostoru měření není vždy snadné, ale stále drahé. Koneckonců, je nutné poslat průzkumné plavidlo. A ne vždy to může být provedeno rychle. Nejmodernější a nejúčinnější způsob, jak získat informace o vnitřních vln - studium povrchu oceánu z vesmíru.

Monitorování vnitřního prostoru vln umožňuje rychle získat informace o podvodních bouří v různých oblastech oceánu. To je velmi důležité. Rozvoj podmořské navigace vyžaduje znalost podvodní oceánu počasí. Navrhované, například, pod vodou cisterny (mnohem ekonomičtější než konvenční) pro přepravu velkého množství oleje. Vysoké vnitřní vlny je může poškodit. Extrakce rud a pod vodou, zdá se, že bude muset počítat s možnou přítomností silných vnitřních vln. Podrobnou studii příroda vnitřní vlny vyžaduje aplikační prostor současně s metodami a lodních prostředků.

O frekvence vnitřní vlny. Jedním z rysů vnitřních vln - nízkofrekvenčních oscilací. Obvykle se jedná o malý zlomek Hz. Proto je vhodnější hovořit ani o frekvenci kmitání, a délku doby. V závislosti na podmínkách je nejčastěji pohybuje v rozmezí od několika minut až několik hodin. Například oscilace období největších vnitřních vln v Gibraltarský průliv - více než půl dne.

Frekvence vnitřních vln závisí především na hustotním gradientu. Může se pohybovat v širokém rozmezí. Úměrná druhé odmocnině hodnoty frekvence se změní a generuje vnitřní vlny. Například, pro interní vlny s dobu 8 min (m. E. 480) pozorovány u smrti „Thrasher“, frekvence je kolem 0002 Hz v gradientu hustoty přibližně rovna 6,4·10^-4 g / cm⁴.

Je již dlouho známo, a kratší vnitřní vlny se po dobu 5 nebo dokonce 2 minuty. Poměrně nedávno, to bylo ohlásil objev vnitřních vln s obdobím asi 1 sekundu, a to i kratší - desetin sekundy. Takové vlny byly původně registrováno jako hlášené námořní experimentální stanice Tichého oceánologie Ústavu Dálného východu Vědecké centrum Akademie věd v zátoce rytíře na Popov Island v Japonském moři. Byly objeveny v létě roku 1982 ve Středozemním moři během první plavby na výzkumné plavidlo „Akademik Nesmeyanov“.

14. června 1982,, v jedné ze stanic v oblasti Středozemního moře, v hloubce 15 - 25 m při bezvětří mnoha záznamy byly získány vnitřní vlny s dobami 56 až 0,5 s. Limit na oprávnění použít zařízení pro příjem i byla označena dobu vlnové 0,3 sec všech. Nejpřesnější a opakovaný záznam ukázal vnitřní vlny se na dobu 2 sekundy. Byly to série kroků ( „balíčky“). Šíření jednotlivých „balíčků“ různého trvání - jedna z vlastností charakteristických pro dosavadním stavu techniky popsány vnitřní vlny nižší frekvenci. Oni zřídka jít více či méně kontinuální způsob, jak povrchových vln. Na této straně není nic zvláštního. Pak překvapivě odlišný. Na frekvenci interního vlny byl v řádu 1 Hz, podle vzorce Brunt Brenta, gradientem hustoty vrstvy v jejich distribuce musí být větší, než v předchozím příkladu, pořízená při 230K. Časy. V důsledku toho musí být 147 g / cm⁴, to je téměř nemožné.

Současně s registrací neobvyklých vnitřních vln produkoval několik studií tloušťku moře pomocí měřicího komplexu „Source“. To je jeden z nejlepších domácích spotřebičů tohoto typu. „Source“ vám umožní přijímat distribuční profily vertikálního teplotou a elektrickou vodivost, a pro výpočet rozložení slanosti a hustoty z nich. Ale přímá distribuce hustoty, tomu tak není.

Měření ukázala, že pozorované gradienty hustoty, jsou zjevně nedostatečné pro vznik krátkého období vnitřních vln. Faktem je, že prostorové rozlišení v elektrickém poli „Source“ svisle nejméně 1 m. Z tohoto důvodu nemohl dát velmi přesné informace o vrstvě, kde se měření vnitřních vln, protože nevyhnutelnému průměrování.

To je vzhledem k konstrukčních prvků elektrické vodivosti převodníku sondy „zdroje“. Chcete-li tento problém musíme metr vodivosti mořské vody s vyšším prostorovým rozlišením. Stejně tak kvalitní převodníky mají typ kontaktu.

Na profily hustoty uvedeny v citované zprávě a postaven z měření pomocí „Source“, tam je inverze. Tento termín znamená, že se hloubka zvyšuje v některých místech vertikálně hustoty mořské vody nezvýší, ale klesá. V důsledku toho jsou vrstvy vody s negativním hustotním gradientu. Bilance těchto vrstev v moři je nestabilní. S tímto jevem, autora a spojení na podivné vlnění s obdobím asi na 1 sekundu nebo déle.