Гидрология Байкала. Волны, течения, водообмен // Галазий Г. И. «Байкал в вопросах и ответах» (1989)

Вы здесь

Версия для печатиSend by emailСохранить в PDF

Оглавление

Статья воспроизводит главу из книги академика Галазия Г. И. "Байкал в вспросах и ответах" (1989). Сквозная нумерация вопросов по книге сохранена.

298. Отчего возникают волны?

Волны в озере возникают от воздействия ветра па воду, от перепада атмосферного давления на разных уча­стках котловины, от землетрясений, от приливов, от под­водных, вулканических извержений, от движущихся су­дов и других внешних сил.

299. Кто впервые измерил максимальную высоту волн на Байкале?

В 1871 г. Б. И. Дыбовский и В. А. Годлевский опре­делили максимальную высоту волн от горизонта льда, она оказалась равной 4 м. Свои наблюдения авторы про­водили у берега. Наибольшая высота инструментально измеренных волн в открытом Байкале также достига­ет 4 м.

300. Чем определяется максимальная высота волн?

Она зависит от скорости ветра, длительности его дей­ствия и разгона — расстояния, на котором ветер продол­жает действовать па бегущую волну. В морях обычно принято считать, что высота волн, выраженная в метpax, составляет не более половины скорости ветра, вы­раженной в узлах, хотя отдельные волны могут быть и выше. В глубоких пресноводных озерах эта зависимость почти такая же.

301. Как зависит максимальная высота волн от разгона?

До определенных пределов чем больше разгон, тем выше волны. Если разгон превышает 1000 миль, высо­та волн не будет заметно увеличиваться. Максимальную высоту штормовых волн в море рассчитывают по фор­муле H = 0,45√F, где Н — высота волн в метрах, F — разгон воли в милях. Эта формула с несколько меньшим коэффициентом применима для расчета примерной вы­соты штормовых волн и в пресных глубоких водоемах (H = 0,3√F).

302. Как перемещаются волны?

Когда смотришь на волны, то кажется, что массы во­ды движутся поступательно, иногда со значительной ско­ростью. На самом деле частицы воды совершают круго­вое движение. Перемещается форма волны, сами же частицы смещаются лишь незначительно. В этом легко убедиться, наблюдая за поведением поплавка на волне. Хорошей имитацией воли может служить колебание хлеб­ного поля при ветре.

303. Почему труднее оценить высоту волн с движущегося судна?

Даже опытному наблюдателю трудно определить на глаз высоту волны с движущегося судна из-за отсутст­вия фиксированного уровня отсчета. При этом высоту волны легко переоценить, так как при ее подходе нос судна погружается в воду. Чаще всего ошибаются в сто­рону завышения высоты волн, так как при этом подсо­знательно к амплитуде волн дополняют и амплитуду килевого  качания  корабля.

304. Можно ли предсказать высоту волнения?

Прогнозы высоты волнения регулярно выпускаются специальными гидрометеорологическими службами морского, транспортного и торгового флота, а также служ­бой штормового предупреждения. Если имеется доста­точная информация о ветре, то есть о длительности его действия, направлении, скорости и разгоне, то можно предсказать высоту волн, зыби и состояние поверхности моря на сутки и более вперед.

305. Почему опрокидываются гребни волн?

Основание волны тормозится, так как встречается со­противление частиц воды, движущихся навстречу волне. Гребень же, то есть вершина, не имея сопротивления, движется практически быстрее основания; кроме того, на него действуют завихрения воздуха, поэтому он накло­няется в сторону движения и в конце концов опрокиды­вается.

306. Почему волны прибоя обычно почти параллельны берегу?

Волны подходят к берегу под различными углами в зависимости от направления ветра. Но когда они дости­гают мелководья, то ближний к берегу край волны тор­мозится о дно сильнее, чем край дальний, догоняет его, и волна постепенно разворачивается параллельно берегу.

307. Только ли кинетической энергией волн вызывается повреждение волноломов?

Когда в береговые расщелины ударяет большая вол­на, она действует как пневматический молот, так как при этом захватывается и сжимается до большого давления некоторый объем воздуха. По мнению специалистов, это давление может достигать 60—80 т/м2 и производить впе­чатление взрыва.

308. Воздействуют ли волны на дно глубокого озера?

С глубиной волновые движения быстро затухают и не оказывают воздействия на дно глубоководных районов. Считается, что на глубине, равной половине длины вол­ны, волнение практически отсутствует. Вместе с тем вол­ны оказывают значительное воздействие на дно, где глу­бина меньше половины их длины. Ученый А. Н. Уолтон- Бостон писал: «Волна встает па дыбы, как только почув­ствует, так сказать, почву под ногами — дно, а затем ле­тит кувырком, разбиваясь на прибрежной отмели или рифах».

309. Над какой глубиной происходит опрокидывание волн (забурунивание)?

У берегов оно начинается там, где глубины оказы­ваются близкими к половине длины волн наката. В от­крытом Байкале забурунивание зависит от силы ветра. При скорости его в 7—8 м/с на вершинах волн начинают образовываться барашки, а при более сильном ветре (10—12 м/с и более) барашки и забурунивание происхо­дит почти на всех волнах.

310.  Как образуются ветровые волны?

При скорости ветра менее 1 м/с на спокойной поверх­ности водоема образуются волны ряби, или так называе­мые капиллярные волны. При усилении ветра до 4—5 м/с, они возрастают и превращаются в гравитационные вол­ны — более крупные и заметные колебания водных час­тиц. Когда скорость ветра достигает 7—8 м/с, на верши­нах волн начинают образовываться барашки.

311. Что происходит с волнами после того, как стихает ветер?

Они становятся более плавными и пологими, умень­шается их высота. Изменения эти происходят постепен­но, и волны, становящиеся зыбью, продолжают свое дви­жение, пока не достигнут берега. При этом они могут проделать путь в тысячи миль.

312. В течение какого срока после прекращения ветра происходит затухание волнения на Байкале?

Это зависит от того, каким ветром оно вызвано. Вол­нение, вызванное продолжительными ветрами (култук, баргузин, верховик), после прекращения ветра затухает в течение полусуток. Волнение, вызванное местными (долинными) бризовыми ветрами, затухает через 2—3 часа после их прекращения. Однако на Байкале такого четкого расчленения ветров почти не бывает, особенно в осенне-зимнее время. В этот период ветры, сменяя друг друга, могут дуть в течение недели и более,

313. Почему при одинаковой скорости ветра на поверхности моря образуется больше барашков, чем на поверхности пресноводного озера?

Исследования, проведенные Е. С. Монаханом из Вудс-Холского океанографического института, показали, что это объясняется присутствием соли в морской воде. Ба­рашки состоят из множества пузырьков воздуха, обра­зующихся при опрокидывании вершин волн. В соленой воде образуются более мелкие пузырьки, чем в пресной, она имеет несколько большую вязкость, и поэтому здесь пузырьки  сохраняются дольше.

314. Можно ли кататься на прибойной волне на лодке?

Довольно часто небольшие лодки могут двигаться вместе с прибойной волной в море, где волны более по­логие и длинные.

В Байкале подобные эксперименты с весельными лод­ками обычно кончаются неприятностями, так как лодки заливает набегающими и опрокидывающимися гребнями волн. На быстроходных моторных лодках, которые имеют скорость, равную или близкую скорости наката волн, это удается делать сравнительно легко, но только опытным водителям.

315. Какова энергия волн, обрушивающихся на берег?

Энергия волны равна одной восьмой произведения длины волны на квадрат ее высоты и вес единицы объема воды E= ­W*L*H2/8, где W — вес 1 кубического фута воды (64 фунта).

В разных районах Байкала она различна и колеблет­ся в пересчете на метрическую систему от 5—6 млн. т/м на 1 пог. м берега до 20 млн. т/м и более в год. Кинети­ческая энергия волн огромна. Три удара о берег волны

высотой 1м на одну милю побережья, с периодом 40 с, развивают мощность более 35 тыс. л. с, или около 19 л. с. на 1 м берега. Вдоль Кругобайкальской железной дороги волнами неоднократно разрушались мощные (до 3 м) же­лезобетонные   берегоукрепительные  сооружения.

Известна гигантская разрушительная сила морских волн. На побережье Шотландии, например, волны вы­ломали из пирса и передвинули сцементированный ка­менный блок весом 1350 т. Через 5 лет был снесен по­ставленный взамен прежнего пирса блок весом 2800 т. Сила прибоя при ударе волн в этом месте побережья оказалась 29 т/м2. На побережье Орегона волны забро­сили обломок скалы весом 60 кг на крышу маяка, рас­положённую на высоте 28 м от уровня моря.

316. Какого размера гальку могут перемещать волны?

Береговые валы на Байкале высотой до 3 м часто сложены мелкими валунами до 20—25 см в поперечни­ке — например, морской берег полуострова Святой Нос, юго-западный берег мыса Понгонье и др. Следовательно, волны могут не только перемещать, но и поднимать такие валуны на высоту до 3 м. На отдельных участках бере­гов, где происходит абразия ледниковых отложений, вол­ны перемещают глыбы до 2—3 м3 — район к востоку от устья р. Переемной, губа Понгонье и др.

317. Что такое прибойные биения?

Иногда волны зыби, возникающие в различных штормовых районах моря, но имеющие приблизительно оди­наковую длину, достигают берега одновременно. При этом их гребни могут накладываться друг на друга и об­разовывать волну большой высоты. Если же волны скла­дываются так, гребень одной волны совпадает с ложби­ной другой, то они гасят друг друга. Медленное повы­шение и понижение уровня, наблюдаемое на мелководье за счет периодического взаимного усиления и ослабле­ния волн различных систем, называется прибойным бие­нием. На Байкале приходилось наблюдать в районе Танхоя и так называемую квадратную волну, или перекре­стное волнение. Оно происходит также на мелководье. Два взаимоперпендикулярные направления волн четко пересекают друг друга, образуя своими гребнями квадрат.

318. Что такое внутренние волны?

Это волны, возникающие между слоями жидкости различной плотности. Если теплая вода лежит на более холодной и, следовательно, более плотной, то между ни­ми образуется граница раздела, аналогичная границе ме­жду водной поверхностью и атмосферой. Поскольку раз­ница в плотности слоев воды значительно меньше раз­ности плотности воздуха и воды, высота внутренних волн соответственно превосходит высоту поверхностных волн и может достигать сотен метров.

Для изучения внутренних волн на мелководных уча­стках используют эстакады. В глубоководных районах их исследуют с помощью приборов, устанавливаемых на буй­ковых станциях или опускаемых с судна. Лучший метод исследований внутренних волн — установка группы буй­ковых станций с приборами, помещенными на различиях горизонтах. Внутренние волны способствуют перемеши­ванию воды в Байкале.

319. Что такое сейши?

Сейши, или как их иногда называют внутренние вол­ны — это стоячие колебания воды, возникающие под действием внешних сил — резкого изменения атмосфер­ного давления, ветра, сейсмических явлений и др. При сейшах происходит колебательное движение всей массы воды, причем всегда существует одна или несколько ли­ний, в которых уровень не меняется; они называются узлами сейши, или узловыми линиями. Сейши могут быть одноузловыми, двухузловыми и т. д. Период сейши в замкнутом водоеме определяют по формуле: Т = 21/(n+1)√q*d, где 1 — длина водоема, √q*d — скорость длинной волны, n — порядковый номер волны.

Сейши характеризуются по периоду колебания, по их амплитуде. Например, наиболее часто встречаются на Байкале сейши, впервые выявленные Г. Ю. Верещаги­ным, которые имеют период в 4 ч 54 мин, то есть через каждый такой промежуток уровень воды принимает свое исходное положение. Периодичность сейш зависит от размера и формы котловины водоема, его глубины и ре­льефа дна. В южной части Байкала, например, хорошо прослежена одноузловая сейша с периодом в 4 ч 38,4 мин и амплитудой в районе пос. Култук около 14 см. В северной части озера амплитуда ее на 40% меньше. Просле­жена также сейша с периодом 2 ч 33 мин, 1 ч и др. Узел первой сейши находится в 280 км от Култука, других сейш — в 130 км, 360 км и 540 км от этого же пункта. Сейши бывают во все времена года, в том числе и зимой. Они имеют сезонный ход амплитуд с двумя максимума­ми: в январе—феврале и в июне; с двумя минимумами— в конце марта—апреле и в сентябре—октябре. Причины, вызывающие сейши зимой, практически одни и те же, с той лишь разницей, что ледовый покров препятствует интенсивному ветровому перемешиванию поверхностных горизонтов воды.

320. Что такое мертвая вода?

В районах речного стока слой теплой пресной воды иногда лежит на более плотной водной массе — либо бо­лее холодной, либо соленой. В тех случаях, когда толщи­на этого верхнего слоя примерно равна осадке судна, винт на малом ходу возбуждает внутренние волны. При этом энергия, которая в обычных условиях расходуется на продвижение судна вперед, тратится па поддержание внутренних волн, и судно почти перестает двигаться. Яв­ление «мертвой воды» исчезает уже при небольшом уве­личении скорости. На Байкале чаще, чем в других мес­тах, мертвая вода бывает па Селенгинском мелководье, обычно в июне, когда температура воды в Байкале еще достаточно низкая, а вода в Селенге уже успевает хоро­шо прогреться. При этом речная вода растекается по Байкалу и па протяжении от 1 до 7 км возникают, слои мертвой воды. Такое явление возможно и в открытом озере. Летом в штилевую погоду, когда температура во­ды в Байкале ниже +4°, а вода Селенги достигает +10,  +15°C, острова теплой воды реки мигрируют на поверх­ности на довольно значительные расстояния, иногда до­стигая истока Ангары.

321. Что такое цунами?

Этим японским словом называют морские волны сей­смического происхождения. Волны цунами вызываются подводными землетрясениями, извержениями подводных вулканов и подводными оползнями. Они возникают в ос­новном в глубоководных впадинах на окраине Тихого океана. На Байкале подводные землетрясения бывают довольно часто. Так, в августе 1959 г. произошло подвод­ное землетрясение в районе средней котловины озера. Сила землетрясения в эпицентре, который был располо­жен под водой в 10—20 км от восточного берега Байкала, севернее дельты Селенги, достигала 9,5—10 баллов (по 12-балльной шкале). Это землетрясение относится к раз­рушительным, и его ощущали, например, в Иркутске, бо­лее чем в 200 км от эпицентра. Многие кирпичные дома дали трещины. В океане такое землетрясение, как прави­ло, рождает цунами. Однако на Байкале волн цунами при этих землетрясениях не было отмечено. Правда, и служ­бы цунами на Байкале нет. Но энергия воли бывает достаточной для рождения воли цунами. И если возник­нет ситуация, при которой появятся цунами, высота их может достигать нескольких метров, в зависимости от района и рельефа прибрежного дна.

322. Что такое приливы?

Непрерывные  периодические  подъемы  и  опускания уровня моря, происходящие у побережий или в открытом море. У большинства побережий один прилив сменяется другим через 12 ч 25 мин, но в некоторых мостах период приливных колебаний уровня может быть большим, например на побережье Мексиканского залива он составля­ет 24 ч 50 мин. Подъемы и опускания уровня моря у по­бережий создаются очень длинными волнами: полной во­де соответствует гребень волны, малой воде — подошва волны. Самые большие поднятия уровня воды в Байкале, вызванные  приливами,  достигают  3,2  см.  Чаще  всего суточные колебания уровня от приливов и отливов име­ют амплитуду 2—З см. Впервые вопросом о приливах на Байкале, по поручению Т. П. Кравца, занимался А. П. Екимов.   Для   этого   были   использованы   мареограммы (лимниграммы) колебания уровня воды в Байкале. Та­кие данные за ряд лет были накоплены в магнитно-метеорологической обсерватории.  Но их  оказалось  недо­статочно. Было решено провести исследования с помощью экспериментальной физической модели озера, которая и была построена в уменьшенном масштабе (по горизонта­ли 1:600 000, по вертикали 1:11000). Длина модели по тальвегу была 120 см, средняя глубина — 6 см. Первые результаты были изложены в 1926 г. в трудах Иркутской магнитной и метеорологической обсерватории. Расшире­ние исследований по распределению амплитуд приливной волны в разных точках акватории Байкала было выпол­нено И. А. Парфиановичем.

Позднее, уже в 30-х годах, при разработке проекта Иркутской ГЭС на Ангаре, по просьбе Лимнологической станции АН СССР, ученые Т. П. Кравец и А. С. Топорец провели исследование распространения сейш на Ан­гаре. В результате была разработана теория распрост­ранения сейшевых волн по реке.

323. Отчего возникают приливы?

Причина приливов — взаимодействие Солнца, Луны и Земли. Наибольшее воздействие на приливы оказыва­ет Луна. Когда Солнце, Земля и Луна располагаются вдоль одной прямой (что соответствует полнолунию или новолунию), действие Луны и Солнца взаимно усили­вается и возникают особенно высокие сизигийные прили­вы. Когда Солнце и Луна наблюдаются с Земли под прямым углом (при этом Луна находится в первой или третьей четверти), действие Луны и Солнца частично га­сят друг друга, амплитуда прилива уменьшается. Такой прилив называют квадратурным. На Байкале сизигийный прилив достигает высоты 3,2 см, а квадратурный — око­ло 2 см. Впервые связь приливов с Луной установил Ари­стотель. В 350 г. до н. э. он писал: «Говорят еще, что мно­гие отливы и приливы в море всегда изменяются вместе с Луной и в некоторые определенные дни». Вскоре после начала новой эры римский ученый Плиний установил точное соответствие между фазами Луны и приливами.

324. Сколько длятся приливные сутки?

Приливными, или лунными, сутками называется вре­мя оборота Земли относительно Луны, иначе говоря, ин­тервал между двумя последовательными прохождени­ями Луны через местный меридиан. Длительность сред­них приливных суток составляет примерно 28,84 солнеч­ных часа.

325. Каким образом получают сведения о поверхностных течениях?

На Байкале исследования поверхностных течений на­чались с организацией на озере Лимнологической стан­ции АН СССР. Исследования проводятся систематически с помощью специальных вертушек, различного рода по­плавков и бутылочной почты, а также по дрейфу льдов как но прямым наблюдениям, так и по аэрофотоснимкам и снимкам с космоса. Сведения о морских поверхност­ных течениях получены от торговых судов, плававших по всем морям и океанам. В XX в. крупные морские стра­ны организовали исследования течений специально обо­рудованными судами.

326. Что такое дрейфовые течения?

Течения, вызванные главным образом ветром. Прояв­ляются они в поверхностных слоях воды и с глубиной быстро затухают; в Байкале прослеживаются до глубины 15 — 20 м. В навигацию такие течения вызывают смеще­ние судов — их дрейф.

327. Что такое геострофические течения?

Стационарные течения, сохраняющие свои основные черты (положение, направление, скорость) в течение длительного времени. Они вызваны воздействием внеш­них факторов и отклоняющих сил вращения планеты. В Байкале эти течения охватывают как все озеро, так и отдельные котловипы и действуют в течение всего года. В океанах к геострофическим течениям относят круп­нейшие системы течений — Гольфстрим, Куросио, Перу­анское и др. Эти течения переносят огромные массы во­ды, оказывают большое влияние на погоду, осадкообра­зование и др. В Байкале, главным образом, за счет этих течений водообмен между средней и южной котловинами достигает 80—90 км3 в год.

Измерения, проведенные специальными вертушками, показали, что максимальные значения скоростей течений изменяются с глубиной следующим образом: на глубине 10 м — 96-142 см/с; 50 м — 56 см/с; 250 м — 30 см/с; 675 м — 12 см/с; 1000 м — 8 см/с; 1200 м — 6 см/с. Под слоем температурного скачка около подводного Академи­ческого хребта, на глубине 50 м, скорость достигала 146 см/с. Исследованиями установлено, что все три кот­ловины озера (южная, средняя, северная) охвачены цир­куляционными течениями — циклоническими макроциркуляциями. Внутри них существуют более мелкие цирку­ляции, размеры и направление движения воды в них менее устойчивы.

328. Какова роль течений в жизни Байкала?

Градиентные циркуляционные течения обеспечивают горизонтальное перемешивание воды внутри котловины и обмен водных масс между котловинами озера. Но в связи со сложностью рельефа байкальского дна цирку­ляционные течения играют большую роль и в вертикальном перемешивании воды. Самые сильные циркуляцион­ные течения наблюдаются на перемычках между котло­винами, в период штормов — на прибрежных мелко­водьях.

329. Чем вызываются циркуляции вод в Байкале?

Ветром, приливами и отклоняющей силой вращения Земли, притоком воды из рек и стоком в Ангару, нерав­номерностью распределения атмосферного давления. На характер и скорость циркуляции влияют также глубины водоема, топография дна и очертания береговой линии. В котловине Байкала в осенне-зимний период преоблада­ют продольные ветры (верховик, баргузин, култук), они усиливают межкотловинный перенос водных масс и общебайкальскую циркуляцию. Поперечные ветры (горная, шелонник)  усиливают внутрикотловинную циркуляцию.

330. Зачем нужны сведения о глубинных течениях?

Для оценки масштабов перемешивания воды в про­странстве и определения направления перемещения за­грязнений, попадающих в водоем. В последние годы практикуется выброс и захоронение радиоактивных от­ходов в океаны. У ученых возникли опасения, что со вре­менем эти отходы снова будут вынесены на поверхность и в прибрежные районы. Для того, чтобы быть уверен­ным в безопасности или опасности подобных захороне­ний, также нужно знать глубинные течения в океанах.

331. Что представляет собой разрывное течение?

Сточное течение вод в виде локализованных струй, прорывающихся сквозь прибой от берега в сторону водоема. Возникает оно у наветренных берегов, куда дохо­дят особенно высокие волны. Разрывные течения на Бай­кале возникают также при встрече вдоль берегового пото­ка с выступающими в озеро мысами или скалами, под влиянием которых течение изменяет направление и уст­ремляется в разрез набегающей волне. Разрывные точе­ния обладают достаточно большими скоростями и могут не только переносить обломочный материал из берего­вой зоны в озеро, но и размывать коренное дно.

332. До  каких глубин распространяется ветровое перемешивание воды в Байкале?

До глубины 200—250 м. В этом поверхностном слое воды сосредоточено наибольшее количество живых орга­низмов в Байкале.

333. Сколько времени должен действовать ветер, чтобы создать течение?

Для формирования направленного течения в водоеме продолжительность ветра не одинакова для разных во­доемов. В мелководных озерах течение формируется за несколько часов. В морях и океанах, а также в Байкале ветер в зависимости от его силы должен действовать не­прерывно от нескольких часов до полусуток, прежде чем установится ветровое течение. На его формирование ока­зывают влияние и другие факторы. Скорость установив­шегося течения при этом обычно составляет менее 2% от скорости ветра, на широте 60°— 1,4%. По исследова­ниям Виттинга, на Ладожском озере связь между ско­ростями ветра и течения выражается формулой: V = 0,48√W.

334. Почему различия в плотности воды порождают течения?

В районах теплых вод плотность ее меньше и уровень поверхности на какую-то величину (до 0,5 м) выше уров­ня района холодных и более плотных вод. Возникающий уклон поверхности порождает течения, направленные из области с низкой в область с высокой плотностью. Плот­ность морской воды растет с увеличением солености и уменьшением температуры воды. Такие различия порождают как горизонтальные, так и вертикальные движения воды, вызывающие изменения в поверхностных течениях. Подобные явления наблюдаются в Арктике и Антаркти­ке: там охлаждающиеся воды высокой солености опус­каются на глубину и распространяются вдоль дна на боль­шие расстояния.

335. Что такое турбулентное перемешивание?

Неупорядоченное движение воды, в котором скоро­сти и давления претерпевают хаотические изменения. Однако их распределение таково, что могут быть опре­делены их статистические достоверные средние значения. Слабое турбулентное перемешивание происходит в Бай­кале.

336. Есть ли турбулентные движения воды в придонных слоях Байкала?

В придонных слоях вода в Байкале имеет температуру на 0,28—0,38° выше той, которая должна быть на данной глубине. А по измерениям Г. Ю. Верещагина, в районе Лиственичного в 1934 г. на глубине 1100 м температура была выше теоретической. Различие вызвано, вероятно, подогревом воды глубинным теплом Земли. Под воздей­ствием этого энергетического источника в Байкале существует турбулентное вертикальное перемешивание. В придонных слоях имеется так называемое безразличное равновесие воды, которое при воздействии даже незначительных внешних сил приобретает некоторую упорядо­ченность и направленность. Особенно часто это может возникать при мутьевых потоках, способствуя распрост­ранению прибрежных донных отложений па большой пло­щади дна озера.

337. Как часто происходит обмен воды в Байкале?

В среднем водообмен в озере происходит за 383 года. Но так как внутри котловины Байкала также наблюдает­ся водообмен и перемешивание, при этом в каждую из котловин притоки приносят неодинаковое количество во­ды, то водообмен в них завершается за разные периоды.

338. Что такое сила Кориолиса?

Это сила инерции, или поворотное ускорение. Одним из ее проявлений является отклоняющая сила, возни­кающая за счет вращения Земли и действующая на лю­бую движущуюся частицу. В результате этой силы дви­жение воды в озере или в реках отклоняется вправо в се­верном полушарии и влево — в южном. Сила Кориолиса в Байкале поддерживает постоянную циркуляцию водных масс как во всем озере, так и внутри котловин.

339. Что такое спираль Экмана и прослеживается ли она на Байкале?

Это графическое выражение теории океанских тече­ний, разработанной шведским ученым физиком Вальфридом Экманом. Согласно этой теории, ветер, постоянно ду­ющий над безграничным однородным океаном бесконеч­ной глубины, создает дрейфовое течение, направленное в поверхностном слое под углом 45° вправо от направле­ния ветра (в северном полушарии). На больших глуби­нах течение все больше отклоняется вправо, так что на некоторой глубине (порядка 100 м) вода должна двигать­ся в сторону, противоположную направлению ветра. При этом скорость течения с глубиной уменьшается, так что кривая, описываемая концом вектора скорости, по мере увеличения глубины представляет собой спираль. Она и вошла в науку под названием спираль Экмана. Теория, разработанная Экманом, в одинаковой мере приложима и к Байкалу, где просторы обширные, а глубина для та­ких исследований считается бесконечной.

340.  Что такое спираль Лангмюра и как она прослеживается на водоеме?

Спираль Лангмюра, или лангмюровые вихри — это спиралеобразные вихревые движения воды с горизонталь­ной осью. Они формируются в водоемах ветром. Размеры вихрей находятся в прямой зависимости от толщины по­верхности изотермического слоя и силы ветра. Смежные вихри имеют противоположное направление вращения.

На поверхности воды в зоне контакта двух соседних вихрей в виде параллельных полос обычно скапливаются плавающие предметы, по которым можно визуально ус­тановить границы вихрей. Здесь же происходит скоп­ление планктонных и нейстонных организмов.

341. Как прослеживают перемещение водных масс?

Пресные воды, где солевой состав незначителен, про­слеживают по сочетанию цвета и температуры. Напри­мер, воды Селенги можно обнаружить в Байкале иногда за сотню километров от места их впадения в озеро.

342. Можно ли проследить за движением водных масс и выявить границы течений по содержанию кислорода и других химических элементов?

Изучение распространения поверхностных речных вод в Байкале проводили по распределению трития. Иссле­дование распространения промышленных стоков Байкаль­ского целлюлозного завода изучали по распространению радиоактивного изотопа золота. То же можно осущест­вить и по другим химическим элементам. Распростране­ние различных типов вод можно проводить и по иссле­дованию содержания кислорода. Этот метод чаще при­меняют океанологи. По мере опускания водной массы ниже зоны фотосинтеза, в которой вырабатывается кис­лород, его содержание в воде постепенно уменьшается за счет расхода на дыхание животных и на окисление орга­нических веществ. Чем медленнее опускается водная масса, тем значительнее становится дефицит кислорода. Измерение содержания кислорода на больших простран­ствах позволяет океанологам проследить границы те­чения.

343. Как определяют возраст воды?

Прямых определений возраста воды в Байкале пока что мало. В последнее время, наряду с изотопом С14, ис­следуют концентрацию трития в воде. Как известно, три­тий рождается в атмосфере и с атмосферными осадками попадает в реки и водоемы. Период полураспада трития 12,46 года. По концентрации этого вещества и устанав­ливают возраст и распределение в озере речной воды. Косвенные исследования и определение по С14 позволя­ют высказать предположение, что максимальный возраст воды в озере около 400 лет. Но в каждой котловине он разный: в южной котловине 66 лет, в средней — 132 го­да и в северной — 225 лет.

344.  Что такое стагнация?

Это застойное состояние водоема, когда в водной тол­ще отсутствует энергичная вертикальная циркуляция и вода стратифицируется (расслаивается). Стратификация может быть по плотности, температуре, солености. При сформировавшемся слое скачка температуры в Байкале перемешивание воды происходит главным образом в верх­них ее горизонтах, расположенных под этим слоем.

345. Что такое апвеллинг?

Это восходящие течения воды, возникающие при под­ходе глубинных течений к берегу (мелководью). Эти течения приносят к поверхности глубинные воды, бога­тые биогенными элементами, обеспечивая бурное разви­тие жизни в этих районах. На Байкале подъем к поверх­ности глубинных вод, богатых биогенными элементами, наблюдается у подветренных берегов при сгонно-нагонных ветровых течениях. Особенно четко прослеживается апвеллинг вдоль западных и северо-западных берегов Байкала.

346. Что такое даунвеллинг и где его можно наблюдать на Байкале?

В отличие от апвеллинга, характеризующего подъем глубинных вод к поверхности, даунвеллинг — это нисхо­дящий поток водных масс, возникающий па границе раз­дела теплых и холодных вод. В океанах даунвеллинг (по­гружение холодных вод на большие глубины, где в при­донных слоях они растекаются на большие расстояния и доходят до низких широт) наблюдается, например, в прибрежных районах Антарктиды. Даупвеллинг на Бай­кале особенно интенсивен на наветренных берегах, в пе­риод, когда температура поверхностных слоев воды близ­ка к температуре наибольшей плотности.

Другие главы из книги Г.И. Галазия "Байкал в вопросах и ответах"

  1. Изучение Байкала в вопросах и ответах
  2. Гидробиология Байкала
  3. Байкал. Геология
  4. Климат Байкала
  5. Навигация и судоходство на Байкале
  6. Гидрофизика Байкала
  7. Жизнь на дне Байкала
  8. Рельеф дна и глубина Байкала
  9. Промысловые организмы Байкала
  10. Железная дорога на Байкале
  11. Байкал. Растительный мир
  12. Байкал: промысел и разведение рыб
  13. Байкал: человек под водой
  14. Байкал: любопытные факты
  15. Байкал: памятники природы и истории науки
  16. Температурный режим на Байкале
  17. Легенды и гипотезы Байкала
  18. Уровень Байкала
  19. Геоморфология Байкала
  20. Крупнейшие озера мира
  21. Ледовый режим Байкала
  22. Гидрохимия Байкала
  23. Вода Байкала: все, что вам нужно знать
  24. Научные методы исследования Байкала
  25. Байкал: волны, течения, водообмен
  26. Байкал: жизнь в толще вод
  27. Человек на Байкале
  28. Чем человек вреден для Байкала
  29. Ангара

Выходные данные материала:

Жанр материала: Отрывок из книги | Автор(ы): Галазий Григорий Иванович | Источник(и): Байкал в вопросах и ответах. - Иркутск, 1989 | Дата публикации оригинала (хрестоматии): 1989 | Дата последней редакции в Иркипедии: 19 мая 2016

Материал размещен в рубриках:

Тематический указатель: Статьи | Байкал в вопросах и ответах | Байкал | Библиотека по теме "Байкал"