Море становится особенно спокойным перед штормом или ураганом из-за особого взаимодействия ветра, морской пены, брызг и волн. К такому выводу пришли российские ученые, опубликовавшие статью в Journal of Physical Oceanography.
"При увеличении скорости ветра количество пены на воде возрастает. Она подавляет короткие волны и ветровую рябь, сглаживая поверхность воды. Сильный ветер уменьшает средние размеры брызг, что приводит к снижению сопротивления, создаваемого каплями. Это замкнутый круг, потому что из-за меньшего сопротивления ветер усиливается", — рассказывает Юлия Троицкая из Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде.
Все путешественники, сталкивавшиеся с бурей на море, хорошо знают, что непосредственно перед ней и в самом ее начале поверхность воды становится необычно спокойной и ровной, из-за того что исчезают рябь и мелкие волны.
Когда стихия обрушивается на корабль, формируется огромное число брызг, влияние которых на ветер и водную толщу пока остается для ученых тайной — их поведение очень сложно просчитать и описать с точки зрения теории. Поэтому метеорологи и климатологи при постройке прогнозов вынуждены опираться на данные эмпирических наблюдений, а это ухудшает их качество.
Российские физики выяснили, как образуется морская пена, и нашли неожиданное объяснение того, почему поверхность океана становится гладкой перед бурей. Для этого они создали миниатюрный шторм в лаборатории.
Заполнив небольшой канал водой и пропуская через него струю воздуха на большой скорости, ученые наблюдали за образованием капель при помощи сверхбыстрой камеры, способной получать десять тысяч кадров в секунду. Как передает пресс-служба Российского научного фонда, поддержавшего эксперименты нижегородских исследователей, эти снимки помогли Троицкой и ее коллегам раскрыть механизм рождения брызг.
Ученые сравнивают его с тем, как раскрывается парашют во время прыжка, или с формированием топливных аэрозолей в двигателях внутреннего сгорания. Сначала на водной поверхности появляется небольшое возвышение, которое вырастает в своеобразный жидкий "парус". Он раздувается в "парашют" — мембрану из водной пленки, окруженную более толстым ободком. Затем эта конструкция разрывается, образуя сотни брызг.
Как обнаружили физики, формирование брызг не только способствует переносу тепла в атмосферу и усилению урагана, но и ведет к еще одному необычному последствию, если скорость ветра превышает определенное значение — около 21-22 метров в секунду.
Оказалось, что образование "парашютов" одновременно ослабляет волны и ускоряет движение потоков воздуха у поверхности воды. Это, в свою очередь, приводит к образованию еще большего числа капель и еще большему подавлению волн.
В ближайшее время нижегородские ученые планируют провести подобный эксперимент на аналоге антарктических вод, близких к точке замерзания. Это, как они надеются, покажет, есть ли различия в процессе формирования брызг в умеренных и высоких широтах, и позволит улучшить прогнозы погоды для арктической зоны.
По информации https://ria.ru/20190312/1551724996.html
Обозрение "Terra & Comp".
