Mŕtvych a živá voda

Vnútorné vlny.

Keď sa blíži k okraju ľadu náhle spomalil pohyb lode. Prístroj beží na plné obrátky, a "Fram" sotva pohybu. Ako keby niekto držal. Chôdza na okraji ľadu lodi bolo dlhšie, ako sa lodi pod vesiel ... a všade okolo bola hlboká čistá voda, s výnimkou niektorých malých ľadových kryhách na povrchu. Žiadne viditeľné prekážky pohybu. Čo sa deje?

K incidentu došlo počas expedície Nansen vo vysokej Arktíde. V tejto expedície bolo vyrobených mnoho objavov: vyvrátený povrchnosť pohľad na ľadového oceánu, pre štúdium štruktúry a pôvod masy vody otvorený vplyvom pohybu rotácie Zeme ľadu atď najmä jav nájdená mŕtva voda .. Tento jav bol najprv študoval Brother Hall v roku 1830 to bolo teoreticky odôvodnené nórsky vedec B. Eckmann krátko pred expedíciou Nansen. Ale pred akciou s "Fram" nikto si myslel, že mŕtva voda môže mať taký účinok.

Avšak, náhle brzdenie pohybu plavidla na otvorenom mori boli známe pred. Plachetnica pod vplyvom mŕtve vody na scestie a prestanú počúvať kormidlo. Námorníci obvinených v tejto ryby na šaty, akoby prilepené na dno nádoby a jej schopnosti inhibovať priebeh.

mŕtvy účinok vody je vysvetlená vynaložením energie sa loď stroje na vzdelanie a na prekonanie vnútorných vĺn. Vyskytujú sa na rozhraní medzi dvoma vrstvami vody s rôznymi hustotami, rovnako ako u bežných povrchových vĺn, ktoré sú vytvorené v časti vody - vzduch. Sú jasne vidieť kvôli odrazu svetla z povrchových vĺn. Máme radi pozerať sa na ne spustenie, sledovanie pre výskyt "deviateho" hriadeľa. Mimochodom, fyzici stále tvrdí, že existuje alebo nie.

S dohľadom situácii je oveľa ťažšie pre interné vlny. Sú neviditeľné.

V 7 hodín a 30 minút 10.04.1963 US jadrová ponorka "Thresher" začal hlbokým ponorom v Atlantickom oceáne 220 míľ od Bostonu. Na palube okrem plný úväzok posádky bolo 17 civilných expertov - zástupcov priemyselných podnikov a výstavba závodu. Účelom ponoru - testovanie loď pri maximálnej hĺbke - 360 m.

Video: Živá a mŕtva voda

Kapitán lode bol viazaný na hydroakustické kanál sa dostať do kontaktu s podporou nádoby "Skylark" každých 15 minút. V 9 h 17 min "Skylark" dostala poslednú správu, z ktorého uspel rozoznať dve slová: "... obmedzenie hĺbky ..." Potom sa na loď počula hluk, meraná ako zničenie trupu lode. "Thresher" klesol v hĺbke 2800 m.

Vedci naznačujú, že príčinou vnútorných vĺn v smrti ponorky. V ten deň, v testovacej oblasti vyčíňa cyklón. Mohol by spôsobiť vnútorné vlny. Je známe, že meteorologické udalosti spôsobiť vznik vnútorných vĺn. silné vnútorné vlny boli zaznamenané ďalej v oblasti až do 100 m a doby kmitu asi 8 minút. Tieto vlny môžu ľahko "pretiahnuť" loď do hĺbky pod hranicu, na ktorej sa jeho tlak trup navrhnutý.

V roku 1969, počas potápania na mezoskafe "Ben Franklin" v vodca expedície Gulf Stream Jacques Piccard poznamenať, že vnútorné vlny periodicky zdvihol "Ben Franklin" až 30 m, a potom, bez akéhokoľvek zásahu zo strany posádky spustil niekoľko mezoskaf minút na 50 m.

Prekročenie maximálnu hĺbku ponorenia "Thrasher" 50 m, m. E. V hĺbke 410 metrov pod veľmi namáhavé pravidiel pevnostné výpočty prijatých v USA, samozrejme viedlo k havárii. Jednoducho povedané, nestačí bezpečnostné rezerva.

Vedci na vedomie, ďalší možnú príčinu: cyklón spôsobil silný vírivý pohyb vôd oceánu v meracej oblasti, ktoré prispeli k intenzívneho miešania horného oceánu. Výsledkom je, že teplá voda (viac ľahko) hornej vrstvy by mohla byť dotiahnuté. Ak je "Thresher" náhle narazí na teplú vodu vrstvy v blízkosti medznej hĺbky, mohlo by to jednoducho klesnúť pod značkou maxima. Posádka nemal čas fúkať záťažové nádrže.

Existujú aj iné fyzikálne procesy, ktoré ohrozujú integritu ponorky. Približne v rovnakom čase zomrelo francúzsku ponorku. V severozápadnej časti Stredozemného mora, ako sa zdá, sa dostal do osobitnej časti pri mori, kde bol "dobre". Takže teraz niekedy označované ako skvelé miesto na morskej hladine sa studenou vodou. Teplota vody na povrchu "dobre" sa nachádza v blízkosti teploty vody v spodnej časti. Možno ešte o niečo nižšia, a vyšší obsah soli v dôsledku zvýšenej odparovaniu vody z povrchu mora pod vplyvom hurikánu. Výsledkom je, že stabilita je porušená: hustota vody na "dobre" povrchu sa stáva vyššia, než je hustota podkladových vrstiev.

Povrchová voda začne padať dole na dno. Konvekcia bunka je tvorený, vztiahnuté na hlboké konvekcia. Niekedy obraz obrie podmorské vodopádu. Podvodné loď, sa dostal do prúdu, hrozí zničenie - to nevyhnutne bude vykonávať do hĺbky, kde bude jeho telo rozdrvený vysokým hydrostatickým tlakom. Tento jav je veľmi málo študovaná. Je potrebné objasniť podmienky, ktoré spôsobujú jeho tvorbu. Je napríklad známe, že niekedy zlomiť lavíny s horúcou kvôli veľmi slabému zvuku. Môže ponorka vstup do razantné konvekčné zóne za príčinu zrútenie? To je jeden z hlavolamov world ocean.

Dávno preč sú doby, kedy kapitán Nemo ponoriť do jeho "Nautilus" v tichej hlbiny oceánu všetky pozemské trápenia. Oceány bola oveľa zložitejšia, než sa zdalo predtým. Pre bezproblémové kúpanie v jeho hlbinách to vyžaduje nielen neustálu ostražitosť, ale nové zariadenie, ktoré varuje navigátory rôznych prekvapení. Ale späť do vnútorných vĺn.

Za normálnych podmienok, nemôžeme vidieť. Ale v štúdii školskej fyziky, alebo dokonca doma, môžete nastaviť experiment s zafarbenou vodou, ktorá bude dodržiavať interné vlny. K tomu je nutné mať sklo (alebo plastu), rúrku s priemerom 4-5 cm a 1 m. Jeden koniec rúry musia byť utesnené alebo uzavreté. Avšak, je možné pevne uzavrieť viečko. Mala by tiež mať, a táto druhá zátka uzatvára druhý koniec rúrky v priebehu experimentu.

Skúmavka sa umiestni na šikmom stole (uzatvoreným koncom dole) a naleje sa veľmi osolenej vody po dobu asi 1 /₃ výška. Je potrebné vopred pripravený rozpustením 200-250 g chloridu sodného v 1 litri vody.

Video: Liečba recepty živé a mŕtve vody vnútorných chorôb

Teraz pridať čerstvé vodovodného potrubia, tónované niektorí lak o ²/ H jeho výšky. Pridanie vody ako potrebné starostlivo na farebné vodnými tryskami neprenikajú do soli vodného stĺpca (voda musí byť obsadený veľmi pomaly, možno dokonca mierne zvýšiť sklon rúrky). Ak je prefarbené voda sa naleje do skúmavky, uzavrieť zástrčku svojom hornom konci, a pomaly otáčať trubice vo zvislej polohe. A potom rýchlo sklopiť do vodorovnej polohy. Pri sklápaní trubice, uvidíte, ako spustiť vnútorné vlny medzi dvoma vrstvami dúhové kvapalín.

To je - krásny zážitok. Vlny môžu mať aj čas na fotografovanie. Podobný obraz je zobrazený na obrázku. Namiesto toho, aby slanej vody môže nejakú kvapalného oleja, ako je transformátor, alebo kremíka. Pre úspech skúseností nie je tak dôležité chemické zloženie kvapaliny, ako rozdiel v ich hustotách. Pri použití oleja ako tekutina, je potrebný druhý odtieň.

Podobným spôsobom laboratórium môže simulovať jav tvorby vnútorných vĺn, ktoré majú v súčasnosti veľký význam. Skúsenosti uľahčuje pochopenie mechanizmu prudkom brzdení "Fram". V oblasti polárneho panvy, kde sa to stalo, v povrchovej vrstve oceáne zhromaždila čerstvej vody z rozpusteného ľadu. Je ľahší ako soľ, a tak zostať na vrchole. To tvorí vrstvenú štruktúru ako vrstva torty.

Foto interné vlny generované v sklenenej trubice.

Prítomnosť lamelárnej štruktúrou - predpoklad pre generáciu vnútorných vĺn. Oceanographers povedať v takýchto prípadoch stabilné rozvrstvenie oceánu. Bez nej, interné vlny sú nemožné. Stabilná štruktúra znamená, že vodnej vrstvy sú v mechanickom rovnováhe.

Pohyb plavidla dal mechanického impulzu, ktoré tvorili nahrať radenie hranici medzi dvoma vrstvami vody. Je tvorený vlny, podobné tým, ktoré vidíme na povrchu, keď sme hodiť kameň do vody. Z kameňa vplyvu miesta povrchovej vody vlny rozptýlia kruh. To isté sa stalo v tomto prípade len vlna nešiel na povrchu a do hĺbky na podvodné hraničné roviny medzi oboma vrstvami. "Fram" splnil úlohu kamienok, alebo presnejšie povedané - jeho provy vlnu. Priniesla vodné čiastočky z rovnováhy.

Amplitúda akýchkoľvek vnútorných vĺn sú zvyčajne oveľa viac povrchné. To je vzhľadom k menšiemu rozdielu v hustote medzi sladkej a slanej vode, v porovnaní s rozdielom v hustote medzi vodu a všetkého vzduchu. Gravitácia vodné častice vo vnútorných vĺn hrá úlohu vratná sila: smeruje smerom nadol - častice sú nad rovnovážnej polohe, až - v dôsledku zotrvačnosti, keď poklesla pod jeho rovnovážnej polohy (pred rušením).

Hrebeň vnútorných vĺn bola pomerne vysoká a dosiahla kýl "Fram". Pre pohyb vpred, loď mala tlačiť ako vnútorných vĺn pred sebou. Hydrodynamiky v tomto prípade hovoríme o prekonanie odporu vĺn. A to trvá veľa energie. Energetické stroje "Fram" nemusel "vymaniť" z vĺn. Výsledkom je, že rýchlosť plavidla klesla. pokles frekvencie je zvlášť vysoká v prípade, že rýchlosť pohybu plavidla zodpovedá rýchlosti vnútorného šírenia vlny.

Nedávne štúdie ukázali, že vnútorné vlny v oceánoch tam tak často, ako povrchových vĺn. Mechanizmy generácie vnútorných vĺn sú veľmi rôznorodá kolísanie atmosférického tlaku, rýchlosti vetra, prúdi okolo nezrovnalostí spodnej podvodné zemetrasenie, prílivovej energie a ďalších faktoroch. V Gibraltárske úžiny našiel vnútorné vlny asi 200 metrov vysoké!

Sme sa rozšíriť naše vedomosti a schopnosti vnútorných vĺn, rôzne javy, ktoré môžu spôsobiť. Zistilo sa napríklad, že vnútorné vlny môžu nielen spomaliť pohyb povrchových plavidiel, ale niekedy tiež je striasť. Vnútorné vlny hrúbky turbulencie oceánu, takže je ťažké komunikovať prostredníctvom akustického kanála. Môžu narušiť podvodné svahy spôsobujú zosuvy pôdy robiť znečistenej vody spôsobiť tok na povrchu a vytvárať ďalšie efekty. Stručne povedané, musí sa počítať.

Štúdium vnútorných vĺn. Ako zistiť, či existuje vnútorná vlny v oceáne, alebo nie? Presnú odpoveď na túto otázku nie je tak jednoduché. O vnútorných vĺn je stále veľmi málo známe, a akýkoľvek priestor odvodiť informácie o nich má mimoriadnu hodnotu. Čím viac budeme mať aktuálne dáta, tým ľahšie je určiť zákonitosti výskytu dynamických efektov vo vodách a ich následky. Pomocou sond neschopných rýchlo zobraziť celú zemeguľu.

Satelit vysiela nielen fotografie, ale aj informácie o teplote niektorých častiach oceánu, smer a rýchlosť vetra vo vode, a ďalšie informácie.

Zásadnú úlohu hrá vizuálne inšpekcie lodí a lietadiel. Vnútorné vlny vytvorené na oceáne povrchových škvŕn. Tzv žehliť plocha, odlišné optické vlastnosti okolitej vody. Hovoríme o kapiel a škvrny na povrchu morí a oceánov, dramaticky odlišných vzhľadu od susedných oblastí. Okrem toho, že sa nielen zmenou optických vlastností, ale tiež k zmene mechanických vlastností povrchu. Úhľadný škvrny a pruhy žehliť, t. E. Sú stlmený vzrušenie. Z tohto dôvodu sú tiež vystupovať proti obklopujúce drsným povrchom vody. Objaví-slicky komunikácia s internými vĺn prevažne inštalované. Avšak škvŕn môžu byť vytvorené pod vplyvom ďalších faktorov. Vzhľad ropných škvŕn môže spôsobiť filmu alebo iné povrchovo aktívne látky. Škvŕn sú získané tvorbou vírov a nákladu Langmuir (zvláštna forma povrchových vĺn).

Ďalší spôsob, ako kontrolovať - ​​dozor distribučné peny a rias vo vode. Môžu byť zostavené na konvergenciu liniek. Pôsobenie tenzidov spôsobuje kalenie krátkodobých a tvorby povrchových vĺn škvŕn, čo komplikuje kontrolu.

Spoľahlivejší spôsob, ako ovládať funkcie. K dispozícii sú meracie prístroje, ktoré poskytujú dobrú informáciu o prítomnosti vnútorných vĺn v oceáne, a definovať ich charakteristiky. Jedným z najviac jednoduché a spoľahlivé - antény KD Sabinin. Hlavná časť zariadenia - anténa, dlhý kus izolovaného kábla s nákladom na dolnom konci. Horný koniec kábla pripojená k bóje, plávajúce na povrchu a pripojený k nádobe. Môžete držať anténu bez bóje, a priamo na palube výskumné plavidlo, takéto merania a produkovať pohybujúce sa lodi. V tomto prípade, namiesto z najjednoduchších antén nevyhnutné použiť sofistikovanejšie merací systém s názvom termokošov (niekoľko desiatok t prevodníky. E. teplotné čidlá, uložené na spoločnom kábli v rovnakých vertikálnych vzdialenostiach). Teda, pri registrácii na cestách o niečo zložitejšie spracovanie prijatých dokumentov. Plavidlo je spracovanie (počítače), a záznamovým zariadením.

Informácie o vĺn získaných detekciou elektrickej zmeny odporu. S priechodom vnútorných vĺn elektrický odpor antény alebo snímač pravidelne sa mení v dôsledku kolísania teplôt. Pod vplyvom vnútorných vĺn izotermy sa morská voda masy sa pohybujú vo vertikálnej rovine. Studené a teplé oceánske vrstvy sú pravidelne zdvihol alebo znížená z jeho normálnej polohy rovnovážneho stavu s vnútornými vĺn. Samozrejme, že dĺžka anténneho kábla alebo termokošov vertikálne nesmie byť menšia ako výška vnútorných vĺn vo vrstve, kde sú registrované, navyše nutné "pritravka" na dosiahnutie tejto vrstvy.

A ďalšie známe zariadenie na meranie vnútorných parametrov vĺn. Dodať zariadení v priestore merania nie je vždy ľahké, ale stále drahé. Koniec koncov, je potrebné poslať prieskumné plavidlo. A nie vždy to môže byť vykonané rýchlo. Najmodernejší a najúčinnejší spôsob, ako získať informácie o vnútorných vĺn - štúdium povrchu oceánu z vesmíru.

Monitorovanie vnútorného priestoru vĺn umožňuje rýchlo získať informácie o podvodných búrok v rôznych oblastiach oceánu. To je veľmi dôležité. Rozvoj podmorské navigácia vyžaduje znalosť podvodné oceánu počasie. Navrhované, napríklad, pod vodou cisterny (oveľa ekonomickejšie ako konvenčné) pre prepravu veľkého množstva oleja. Vysoké vnútorné vlny ich môže poškodiť. Extrakcie rúd a pod vodou, zdá sa, že bude musieť počítať s možnou prítomnosťou silných vnútorných vĺn. podrobnú štúdiu príroda vnútorné vlny vyžaduje aplikačný priestor súčasne s metódami a lodných prostriedkov.

O frekvencie vnútorné vlny. Jedným z rysov vnútorných vĺn - nízkofrekvenčných oscilácií. Zvyčajne sa jedná o malý zlomok Hz. Preto je vhodnejšie hovoriť ani o frekvencii kmitania, a dĺžku doby. V závislosti na podmienkach je najčastejšie pohybuje v rozmedzí od niekoľkých minút až niekoľko hodín. Napríklad oscilácie období najväčších vnútorných vĺn v Gibraltársky prieliv - viac ako pol dňa.

Frekvencia vnútorných vĺn závisí predovšetkým na hustotním gradientu. Môže sa pohybovať v širokom rozmedzí. Úmerná druhej odmocniny hodnoty frekvencie sa zmení a generuje vnútorné vlny. Napríklad, pre interné vlny s dobu 8 min (m. E. 480) pozorovali u smrti "Thrasher", frekvencia je okolo 0002 Hz v gradientu hustoty približne rovná 6,4·10^-4 g / cm⁴.

Je už dlho známe, a kratšie vnútorné vlny sa po dobu 5 alebo dokonca 2 minúty. Pomerne nedávno, to bolo ohlásil objav vnútorných vĺn s obdobím asi 1 sekundu, a to aj kratšie - desatín sekundy. Takéto vlny boli pôvodne registrované ako hlásenej námornej experimentálne stanice Tichého oceánológia Ústavu Ďalekého východu Vedecké centrum Akadémie vied v zátoke rytiera na Popov Island v Japonskom mori. Boli objavené v lete roku 1982 v Stredozemnom mori počas prvej plavby na výskumné plavidlo "Akademik Nesmeyanov".

14 júni 1982, v jednej zo staníc v oblasti Stredozemného mora, v hĺbke 15 - 25 m pri bezvetrí mnohých záznamy boli získané vnútorné vlny s dobami 56 až 0,5 s. Limit na oprávnenie použiť zariadenie pre príjem i bola označená dobu vlnovej 0,3 sec všetkých. Najpresnejšie a opakovaný záznam ukázal vnútorné vlny sa na dobu 2 sekundy. Boli to séria krokov ( "balíky"). Šírenie jednotlivých "balíčkov" rôzneho trvania - jedna z vlastností charakteristických pre doterajšom stave techniky popísané vnútorné vlny nižšiu frekvenciu. Oni zriedka ísť viac či menej kontinuálne spôsob, ako povrchových vĺn. Na tejto strane nie je nič zvláštne. Potom prekvapivo odlišný. Na frekvencii interného vlny bol v poriadku 1 Hz, podľa vzorca Brunt Brenta, gradientom hustoty vrstvy v ich distribúcie musí byť väčšia, ako v predchádzajúcom príklade, urobená pri 230K. Časy. V dôsledku toho musí byť 147 g / cm⁴, to je takmer nemožné.

Súčasne s registráciou neobvyklých vnútorných vĺn produkoval niekoľko štúdií hrúbku mora pomocou meracieho komplexu "Source". To je jeden z najlepších domácich spotrebičov tohto typu. "Source" vám umožní prijímať distribučné profily vertikálneho teplotou a elektrickú vodivosť, a pre výpočet rozloženie slanosti a hustoty z nich. Ale priama distribúcia hustoty, to tak nie je.

Merania ukázali, že pozorované gradienty hustoty, sú zjavne nedostatočné pre vznik krátkeho obdobia vnútorných vĺn. Faktom je, že priestorové rozlíšenie v elektrickom poli "Source" vertikálne aspoň 1 m. Z tohto dôvodu nemohol dať veľmi presné informácie o vrstve, kde sa meranie vnútorných vĺn, pretože nevyhnutnému priemerovanie.

To je vzhľadom k konštrukčných prvkov elektrickej vodivosti prevodníka sondy "zdroje". Ak chcete tento problém musíme meter vodivosti morskej vody s vyšším priestorovým rozlíšením. Rovnako tak kvalitné prevodníky majú typ kontaktu.

Na profily hustoty uvedené v citovanej správe a postavený z merania pomocou "Source", tam je inverzia. Tento termín znamená, že sa hĺbka zvyšuje v niektorých miestach vertikálne hustoty morskej vody nezvýši, ale klesá. V dôsledku toho sú vrstvy vody s negatívnym hustotním gradientu. Bilancia týchto vrstiev v mori je nestabilný. S týmto javom, autora a spojenie na podivné vlnenia s obdobím asi na 1 sekundu alebo dlhšie.