Если сесть на санки и скатиться с ледяной горки, то всего за несколько десятков метров можно разогнаться до 40 км/ч, а то и больше.
А теперь представьте себе гигантскую горку длиной в несколько тысяч километров и высотой 1,5-2 километра.
Даже если уклон там совсем небольшой, но за счет масштабных размеров разгон должен быть потрясающим. 200-300 км/ч – даже не предел.
Где взять такую горку? Да очень просто – русло любой крупной реки представляет из себя сплошную наклоненную поверхность. Например, река Лена «скатывается» с высоты около 1500 метров на протяжении более 4000 км. Представляете масштаб?
Логично предположить, что на такой "горке" вода должна нестись с бешеной скоростью.
Но на деле все происходит иначе. Средняя скорость больших рек — примерно 5 км/ч. Это ходьба пешехода. Даже на самых стремительных порожистых участках в горах вода редко разгоняется выше 25-30 км/ч.
Так почему же вода не разгоняется?
На самом деле, вода в русле реки борется с тремя главными факторами:
Фактор номер один: трение о дно и берега
Если ехать на санках не по льду, а по гравию, песку и булыжникам, то большой ли будет ваша скорость?
А ведь именно так вода «чувствует» дно и берега. Каждая песчинка, каждый камень и каждая неровность создают силу сопротивления, которая тормозит поток. Чем мельче и извилистее река, тем больше трение и тем сильнее она замедляется.
Да, вода, конечно, жидкая и нам кажется, что на жидкость сила трения не распространяется, но это не так.
Фактор номер два: внутренняя "вязкость" самой воды
Вода — это не единый твердый предмет (как санки). Это миллиарды миллиардов молекул, которые нестабильны относительно друг друга.
Представьте толпу людей, бегущих по коридору, но не строем, а хаотичной массой. Они будут сталкиваться, мешать друг другу, и вся толпа в целом продвинется медленнее, чем мог бы пробежать один человек или организованный строй солдат.
Это и есть "вязкость" — внутреннее сопротивление жидкости.
Фактор номер три (самый главный): турбулентность
Или, иными словами, завихрения.
На пути реки постоянно встречаются повороты, излучины, острова и пороги. На каждом повороте поток ударяется в берег, теряя энергию.
Образующиеся водовороты (турбулентность) — это главный фактор потери скорости. Вода "тратит силы" не на движение вперед, а на хаотичное вращение.
Фактор номер четыре: уклон хоть и гигантский, но не большой
Да, как бы противоречиво это ни звучало :)
Реки хоть и стекают на протяжении многих тысяч километров, но средний уклон там совсем крошечный.
- Скажем, уклон Енисея в основном течении (не считая горных истоков) – всего 18 сантиметров на километр.
- Волги – 7 см на километр
- Оби – 5 см на километр
- Амазонки – 1,7 см на километр
- Иртыш на которых участках Западной Сибири течет с уклоном около 1 см на километр! Далеко не каждый строительный уровнь способен обеспечить такую ровную горизонталь. А точнее – почти никакой.
Попробуйте провести эксперимент (хотя бы мысленный): возьмите доску длиной 1 метр и приподнимите один ее край на 0,01 мм (это в 5 раз тоньше человеческого волоса).
Получившийся наклон – это и есть наклон Иртыша.
Полейте на эту доску воду. Вряд ли она вообще сдвинется с места. Только если оставить ее надолго, возможно тогда она начнет медленно перемещаться по "склону".
Вот примерно так же ведут себя и величайшие реки мира. Даже если наклон будет 1 см на метр – скорость скатывания не будет большой.
Итог
Энергия, которую река получает от микроскопического уклона, не уходит в разгон, а расходуется на преодоление различных сопротивлений (трение, турбулентность, внутрення вязкость).
Так что река — это не санки, несущиеся с горки. Это скорее тяжелый таран, который медленно, но неумолимо продавливает себе путь, сквозь камни, песок, водоросли и т.д.
Поэтому для некоторых рек более справедливым будет не вопрос "Почему она не разгоняется до 200 км\ч?", а "Почему, черт возьми, она вообще течет???"