моря. Но основной причиной возникновения волн на поверхности воды является, конечно, ветер. Вызываемые ветрами волны называют ветровыми волнами,- именно они и определяют картину волнения на море.

На рисунке 14.2 показаны четыре характерных профиля ветровых волн: а) волны вдали от берега при свежем ветре (обратите внимание на острые гребни волн); б) волны вдали от берега, устанавливающиеся на некоторое время после того, как ветер стихнет; их называют мертвой зыбью (по сравнению с синусоидой здесь более узкие гребни и более пологие ложбины волн); в) волны, набегающие на отлогий берег; г) одиночная волна, называемая солитоном (от английского слова solitary- одинокий, уединенный ). Ниже мы поговорим подробнее о волнах первых трех типов. Что касается волн-солитонов, то отметим лишь, что примером таких волн являются приливные волны, возникающие в Финском заливе под действием циклонов; эти волны, входя в устье Невы, приводят к печально знаменитым ленинградским наводнениям. На рисунке 14.2 не показан интересный тип волночень мелкие волны длиной до 2 см и высотой в несколько миллиметров - рябь.

Нам понадобятся следующие характеристики волны: длина волны X - расстояние между вершинами соседних гребней или, что одно и то же, между нижними точками соседних ложбин, высота волны h - расстояние по вертикали от нижней точки ложбины до

вершины гребня, крутизна волны - отношение высоты волны к ее длине, скорость волны v - скорость, с какой движется гребень волны.

Ветровые волны глазами внимательного наблюдателя. Вполне очевидна связь волнения на море с наличием ветра. При этом важна не только скорость ветра, но и тот факт, как долго дует ветер в одном и том же направлении.

Предположим, что несколько дней совсем нет ветра и поверхность моря практически неподвижна. Такое бывает на самом деле, хотя и довольно редко. Но вот появился легкий ветерок, затрепетали листья деревьев, и сейчас же на гладкой водной поверхности возникла рябь. Мы уже говорили, что волны ряби - это очень мелкие волны высотой всего в несколько миллиметров. Они легко возникают и быстро затухают; в результате наблюдаются образующиеся на короткое время то в одном месте, то в другом полосы ряби, как бы бегущие по гладкой водной поверхности. При внимательном наблюдении можно заметить, что чем меньше длина волны ряби, тем быстрее бежит эта волна.

Над морской поверхностью продолжает дуть ветер - все еще слабый, но понемногу усиливающийся. Постепенно полосы ряби сменяются отчетливо наблюдаемыми волнами, длина которых измеряется десятками сантиметров, метрами. Эти волны образуют довольно правильные параллельные ряды (рис. 14.3,а).

Ветер понемногу крепчает - волнение на море усиливается, увеличиваются длина и высота

волн. При этом происходит качественное изменение наблюдаемой картины: вместо регулярно следующих друг за другом параллельных рядов волн возникают хаотически разбросанные по всей водной поверхности холмы и холмики неправильной формы, разделенные столь же неправильными впадинами и ложбинами. Вся картина приобретает изменчивый, неупорядоченный вид (рис. 14.3,6). На первый взгляд кажется даже, что водяные холмы движутся в разные стороны. Все быстро меняется, холмы и впадины возникают и исчезают, и, кажется, никакого порядка нельзя усмотреть в наблюдаемой картине. Постепенно вершины водяных холмов все более обостряются, украшаются белыми барашками пены. Время от времени то в одном месте, то в другом возникают особенно крупные холмы. Такую картину можно наблюдать в открытом море, пожалуй, наиболее часто.

Если ветер дует со значительной скоростью достаточно долго и притом в одном и том же направлении, возникают штормовые волны (рис. 14.3,в). Это высокие и длинные волны (их высота измеряется метрами, а длина десятками и сотнями метров), имеющие острые гребни. Они образуют внушительные водяные валы, довольно регулярно следующие один за другим. Время от времени возникает особенно высокий вал - хорошо известный морякам как девятый (хотя, надо сказать, он совсем не обязательно оказывается девятым). Поверхность водяных валов покрыта более мелкими волнами неправильной формы; эти волны очень изменчивы- они легко возникают и быстро исчезают, непрестанно сме-

няя друг друга. В длинных и пологих ложбинах между водяными валами скапливаются полосы белой пены, образующейся в результате частичного разрушения острых гребней валов.

Мы убеждаемся, таким образом, что картина волнения на море достаточно сложна и изменчива; в ней есть элементы упорядоченности, регулярности, но в то же время много хаотичного. Можно утверждать, что развитие штормовых волн проходит через три последовательных этапа: начальный (рис. 14.3,а: регулярные ряды сравнительно небольших волн), промежуточный (рис. 14.3,6: картина волнения в значительной мере беспорядочна), этап созревшей штормовой волны (рис. 14.3,в: большие валы обнаруживают регулярность, на нее накладывается хаотичная картина мелких волн).

Но вот ветер стих, а затем и вовсе прекратился. Волнение на море улеглось, но волны не исчезли. Теперь они катятся друг за другом регулярными рядами; высота их около метра, длина порядка десяти метров. Гребни волн округлые, ложбины очень пологие. В этой картине плавно катящихся при полном безветрии волн нет какой-либо суеты, в ней чувствуется внутренняя уверенность и мощь. Перед нами мерт-

вая зыбь. О ней хорошо писал И. А. Бунин:

Как в гору, шли мы в зыбь, в слеп5ш;ий

блеск заката. Холмилась и росла лиловая волна. С холма на холм лилось оржнжевое злато, И глубь небес была прозржчно-зелена.

Профиль волны мертвой зыби можно приближенно описать кривой, называемой трохоидой. На рисунке 14.4 показано, как можно построить трохоиду. Представим себе колесо радиусом R, которое катится по плоскости MN. Выберем на колесе точку, находящуюся на расстоянии R/2 от центра колеса. Пусть она занимает положение И, Б тот момент, когда колесо соприкасается с плоскостью в точке 1. Колесо катится по плоскости; на рисунке показаны разные его положения и соответствующие положения рассматриваемой точки колеса: А2, A3, А,... Красная кривая, проведенная через эти положения, и есть трохоида.

Если бы волна имела профиль трохоиды, то ее крутизна, как легко видеть, равнялась бы R/2nR= =1/2п. В действительности же согласно наблюдениям максимальная крутизна волн мертвой зыби составляет 1 /7. Это близко к значению 1/2я, но все же меньше. Отсюда видно, что профиль реальной вол-