Интернет-конспект для подготовки к экзамену ГИМС.
Вопросы на знание и понимание темы&терминов есть в билетах ГИМС в разделах метеорология и навигация. Тема очень большая, хотя вопросов по ней в билетах относительно немного (точечно по разным направлениям, без тотальной проверки): 1, 2.
Ссылки на использованные интернет-источники приведены в тексте статьи.
Ссылка на рекомендованный источник для подробного изучения.
Рекомендации по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89)
Другие полезные источники информации: 1 (Ветер), 2 и 3 (Погода), 4 (Атмосферное давление), 5 (Морской бриз)
Самоподготовка выполняется на страх и риск того, кто выполняет самоподготовку.
Для тех, кто не готов брать эти риски на себя, рекомендую пройти подходящие качественные курсы по судовождению.
Погода
Метеорологические наблюдения для оценки характера погоды в конкретном пункте — это измерения и качественные оценки метеорологических величин.
Погода (weather) — фактическое значение метеорологических элементов (величин) в конкретном месте и времени, и их изменения в течении сравнительно непродолжительного промежутка времени (часа, суток, недели).
Метеорологическими величинами являются:
- атмосферное давление, температура воздуха, а также его плотность и влажность;
- скорость и направление ветра;
- количество, высота и толщина облаков;
- интенсивность осадков;
- метеорологическая дальность видимости и некоторые другие характеристики состояния атмосферы, в том числе, наблюдаемые в атмосфере метеорологические явления.
Гидрометеорологические наблюдения, производимые штурманским составом на морских судах, представляют собой комплекс измерений и наблюдений за состоянием погоды и поверхности моря (океана). Наблюдения предполагают их визуальную оценку:
- вид гидрометеорологического явления,
- характер проявления,
- интенсивность (для некоторых явлений).
Пространственные представления метеорологических величин и атмосферных явлений оцениваются с помощью полей метеовеличин (метеорологических полей).
Различают непрерывные метеорологические поля (давления, температуры и влажности воздуха, ветра) и дискретные (поля облачности, осадков и атмосферных явлений).
Основные метеорологические величины
Давление, температура и влажность воздуха. Взаимодействие между этими тремя параметрами в значительной степени определяет поведение атмосферы.
Атмосферное давление — это давление производимое атмосферой на находящиеся в ней предметы и на земную поверхность.
За нормальное атмосферное давление принимают давление, которое уравновешивается весом ртутного столба высотой 760 мм с основанием 1 см2 при температуре 0 ºC на широте 45º и на уровне моря, где ускорение свободного падения g0 = 980,665 cм/с2. Давление 760 мм рт. ст. = 1 013 250 дин/см2 = 1013,25 мб = 1013,25 Па.
Барическая тенденция оценивается как величина, характеризующая изменение атмосферного давления на уровне станции за последние три часа наблюдений. Она описывается двумя параметрами — величиной и её характеристикой.
На судах величина барической тенденции ΔР определяется как разность значений атмосферного давления на уровне моря Р0 в сроки наблюдений t и t−3 ч (3 часа назад), с точностью до 0,1 гПа
Для анализа пространственного распределения давления на высотах путем специальных расчетов в атмосфере выделяются поверхности с одинаковым атмосферным давлением. Такие поверхности называют изобарическими.
Барическим рельефом называется система распределения атмосферного давления, характеризуемая определенным расположением изобар на картах погоды.
Изобара- линия на карте, соединяющая пункты с одинаковым давлением.
Различают:
- главные барические системы, к которым относятся циклоны и антициклоны;
- вторичные барические системы – ложбины, гребни, седловины.
Циклоном называется барическая система, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, в которой давление возрастает от центра к периферии и циркуляция воздуха относительно центра против хода часовой стрелки.
Антициклон – область замкнутых изобар с максимальным давлением в центре и с циркуляцией воздуха по часовой стрелке.
Ложбина – область вытянутых изобар от центра циклона к его периферии. Ось ложбины является линией наименьшего давления, где наблюдается сходимость приземного ветра, которая способствует появлению и увеличению здесь контрастов температур, влажности, усиления ветра.
Гребень – область вытянутых изобар от центра антициклона к его периферии.
Седловина – размытое барическое поле, расположенное между двумя накрест лежащими циклонами и антициклонами.
Температура воздуха — характеристика теплового состояния атмосферы, обусловленная кинетической энергией движения молекул газа, входящих в состав воздуха. Выражается в градусах.
Температура воздуха, воды или льда обычно выражается по стоградусной шкале Цельсия (t ºC) с точностью 0,1 ºC:
- 0 градусов температура таяния льда при нормальном атмосферном давлении;
- 100 градусов температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении;
В ряде стран используется шкала Фаренгейта:
(точка таяния льда 32ºF, температура кипения воды +212 °F.
Влажность воздуха — характеристика атмосферы, отражающая степень насыщения воздуха водяным паром. Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу в результате круговорота воды в природе.
Водяной пар - испарившаяся вода. Процентное содержание водяного пара во влажном воздухе у земной поверхности в среднем от 0,2 % в полярных широтах до 2,5 % у экватора. В отдельных случаях содержание водяного пара колеблется от нуля до 4 %.
В атмосфере может возникать состояние насыщения водяного пара. В таком состоянии водяной пар содержится в воздухе в количестве, предельно возможном при данной температуре.
Насыщенный водяной пар - состояние равновесия влажного воздуха (при определенных значениях температуры и занимаемого объема), когда количество испаряемой воды с поверхности жидкости воды равно количеству воды, конденсирующей из воздуха в жидкость.
Давление водяного пара в состоянии насыщения называют давлением насыщенного водяного пара. Например, при температуре 0 ºC давление насыщенного пара может быть равно 6,1 гПа.
Если воздух содержит водяного пара меньше, чем нужно для насыщения его при данной температуре, то можно определить, насколько воздух близок к состоянию насыщения. Для этого вычисляют относительную влажность.
Влажность воздуха оценивается величинами:
- Парциальное (порционное) давление водяного пара или упругость водяного пара (е): расчетная величина давления водяного пара, содержащегося в воздухе, при заданных значениях температуры и занимаемого объема. Измеряется в миллибарах (гектопаскалях) или миллиметрах ртутного столба.
- Абсолютная влажность (а) — относительное количество (масса) водяного пара, содержащегося в единице объёма. Измеряется в граммах на 1 м3.
- Относительная влажность (f) — отношение парциального давления водяного пара (е) к парциальному давлению насыщенного пара (Е) при той же температуре. Выражается в процентах.
Может принимать все значения, от нуля в случае сухого воздуха (е = 0) до 100 % для состояния полного насыщения (е = Е) - Дефицит влажности (d=Е- e) — разность между максимально возможной Е и фактической е упругостью водяного пара (при данных температуре и давлении).
- Температура точки росы (τ) — температура воздуха, до которой нужно понизить температуру воздуха для того, чтобы пар, содержащийся в нём, достиг состояния насыщения (при неизменном давлении).
Атмосферные фронты
Воздушные массы отличаются по свойствам: температуре, влажности, запыленности, давлению. Атмосферная циркуляция позволяет воздушным массам перемещаться из одной части в другую. Там, где соприкасаются разные по свойствам воздушные массы, формируются атмосферные фронты.
Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли образует линию фронта, которую кратко также называют фронтом. Атмосферный фронт – переходная зона между двумя разнородными воздушными массами.
Атмосферные фронты наклонены к поверхности Земли, их ширина достигает от 500 до 900 км, а в длину они простираются на 2000-3000 км. Во фронтальных зонах возникает поверхность раздела двух типов воздуха: холодного и теплого. Такая поверхность называется фронтальной. Как правило, эта поверхность наклонена в сторону холодного воздуха – он как более тяжелый располагается под ней. А теплый воздух, более легкий, располагается над фронтальной поверхностью.
Теплый фронт образуется при натекании теплого воздуха на холодный. Линия фронта при этом перемещается в сторону холодного воздуха. После прохождения теплого фронта наступает потепление. Теплый фронт образует сплошную полосу облаков длиной в сотни километров. Идут затяжные моросящие дожди, и наступает потепление. Подъем воздуха при наступлении теплого фронта происходит более медленно по сравнению с холодным фронтом. Предвестником приближающегося теплого фронта служат образующиеся высоко в небе перистые и перисто-слоистые облака.
Источник
Холодный фронт образуется при подтекании холодного воздуха под теплый, при этом линия фронта перемещается в сторону теплого воздуха, который вытесняется наверх.
Как правило, движется холодный фронт очень быстро. Это вызывает сильные ветры, обильные, часто ливневые осадки с грозами, а зимой метели. После прохождения холодного фронта наступает похолодание.
Холодный фронт изображается сплошной линией с треугольниками вдоль фронта, указывающими в сторону более теплых температур и на-правления движения. На цветных картах погоды холодный фронт изображается сплошной синей линией.
Источник
Фронт окклюзии (окклюдированный фронт)– это фронт, образованный слиянием теплого и холодного фронтов. Символически окклюдированный фронт представляется сплошной линией с чередующимися треугольниками и полукругами, указывающими направление перемещения фронта. На цветных картах погоды окклюдированный фронт рисуется сплошной пурпурной линией.
Атмосферные фронты бывают стационарными и движущимися. Если воздушные потоки не перемещаются ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха вдоль линии фронта, такие фронты называются стационарными.
Если воздушные потоки имеют скорость перемещения, перпендикулярную линии фронта, и перемещаются либо в сторону холодного, либо в сторону теплого воздуха, такие атмосферные фронты называются движущимися. Атмосферные фронты возникают, движутся и разрушаются примерно за несколько дней.
Зоны, отражающие их многолетние положения, называют климатическими фронтами. На территории России действует 4 климатических фронта:
- Полярный.
- Арктический.
- Умеренный.
- Тропический.
Полярный и арктический фронты перемещаются зимой к югу, а летом к северу. Воздушные массы в умеренных широтах разделяются тропическим и умеренным фронтами, которые проходят ближе к южным границам России.
Циклоны и антициклоны
Во взаимодействии воздушных масс принимают участие циклоны и антициклоны – крупные движущиеся атмосферные вихри, переносящие атмосферные массы.
Циклон – область низкого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от краев к центру и отклоняющихся против часовой стрелки.
Антициклон – область высокого атмосферного давления с определенной системой ветров, дующих от центра к краям и отклоняющихся по часовой стрелке.
Циклоны имеют внушительные размеры, простираются в тропосферу на высоту до 10 км, а в ширину до 3000 км. В циклонах давление увеличивается, а в антициклонах – понижается. В северном полушарии дующие к центру циклонов ветры отклоняются под воздействием силы осевого вращения земли вправо (воздух закручивается против часовой стрелки), а в центральной части воздух поднимается вверх. В антициклонах направленные к окраинам ветры отклоняются тоже вправо (воздух закручивается по часовой стрелке), а в центральной части воздух опускается из верхних слоев атмосферы вниз (см. рис. 5, рис. 6).
Фронты, на которых зарождаются циклоны и антициклоны, почти никогда не бывают прямолинейными, для них характерны волнообразные изгибы.
В образовавшихся заливах теплого и холодного воздуха образуются вращающиеся волчки атмосферных вихрей. Постепенно они обособляются от фронта и начинают перемещаться и переносить воздух самостоятельно со скоростью 30-40 км/ч. Атмосферные вихри живут до разрушения 5-10 дней. А интенсивность их образования зависит от свойств подстилающей поверхности (температуры, влажности). Ежедневно в тропосфере формируется несколько циклонов и антициклонов. В течение года их образуются сотни.
Поскольку в циклонах воздух поднимается вверх, с их приходом всегда связана пасмурная погода с осадками и ветрами, прохладная летом и теплая зимой.
В течение всего времени пребывания антициклона господствует безоблачная сухая погода, жаркая летом и морозная зимой. Этому способствует медленное опускание воздуха вниз из более высоких слоев тропосферы. Опускающийся воздух нагревается и становится менее насыщенным влагой. В антициклонах ветры слабые, а во внутренних их частях наблюдается полное безветрие – штиль.
В России циклоны и антициклоны приурочены к основным климатическим фронтам: полярному и арктическому. А также формируются на границе между морскими и континентальными воздушными массами умеренных широт. На западе России циклоны и антициклоны возникают и перемещаются в направлении общего переноса воздуха с запада на восток. На Дальнем Востоке в соответствии с направлением муссонов. При движении с западным переносом на востоке циклоны отклоняются к северу, а антициклоны – к югу. Поэтому пути прохождения циклонов в России чаще всего проходят по северным районам России, а антициклонов – по южным. В связи с этим атмосферное давление на севере России ниже, много дней подряд может быть ненастная погода, на юге больше солнечных дней, сухое лето и малоснежная зима.
Районы прохождения интенсивных зимних циклонов: Баренцево, Карское, Охотское моря и северо-запад Русской равнины. Летом циклоны наиболее часты на дальнем Востоке и на западе Русской равнины. Антициклональные погоды преобладают весь год на юге Русской равнины, на юге Западной Сибири, а зимой над всей Восточной Сибирью, где устанавливается азиатский максимум давления.
Синоптическая карта
Движение атмосферных вихрей приводит к изменению погоды. Её состояние на каждый день фиксируется на специальных картах – синоптических.
Ветер
Ветер (истинный ветер) представляет собой горизонтальное движение воздушных частиц относительно земной поверхности (суши и Мирового океана). Это векторная величина. Она описывается двумя параметрами — скоростью и направлением.
- Скорость ветра — скорость, с которой перемещаются воздушные частицы над морем (океаном). Значение скорости выражается в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч), узлах (уз).
- Направление ветра (истинный ветер)— это то направление, откуда перемещаются воздушные частицы (откуда дует ветер). Оно определяется углом между географическим меридианом и направлением на точку горизонта, откуда дует ветер. Значение направления ветра выражается в градусах (от 0º до 360º) или румбах при визуальной оценке направления ветра. Оценка направления в румбах может быть представлена по 8-румбовой (или 16-румбовой) системе или градации направления — северный, северо-восточный, восточный, юго-восточный, южный, юго-западный, западный, северо-западный и т. д. Направление в градусах и румбах отсчитывается от плоскости меридиана по ходу часовой стрелки.
Направление истинного ветра представляет собой важный элемент для мореплавания, поскольку оно определяет или отклоняет положение судна относительно установленного курса движения и вызывает дрейф судна в направлении воздействия.
Во время движения судна дующий над морем истинный ветер геометрически складывается с курсовым ветром, скорость которого равна скорости судна, а направление — курсу судна.
Перемещение воздуха относительно судна во время его движения, проявляющееся в результате такого сложения, принято называть кажущийся ветер.
Кажущийся ветер, как и истинный, является векторной величиной, которая характеризуется также скоростью и величиной, а выражается в тех же единицах, что и параметры истинного ветра. Однако направление кажущегося ветра определяется либо по отношению курса судна (определяется курсовой угол кажущегося ветра), если направление ветра определяется с помощью прибора, либо по отношению к географическому меридиану, если направление определяется по компасу.
Скорость и направление истинного ветра меняются непрерывно. Параметры движения судна также недостаточно устойчивы. Соответственно, непостоянны во времени и параметры кажущегося ветра. По этим причинам на практике при наблюдениях за ветром на судне скорость и направление определяются как средние значения (осредняются) за определённый промежуток времени (не менее 100 секунд).
Если судно лежит в дрейфе или стоит на якоре, то определяемые на нём скорость и направление ветра будут соответствовать скорости и направлению истинного ветра.
При подготовке к плаванию нужно учитывать особенности ветров, возникающих в районе плавания. Эти сведения можно получить из лоций и руководств для мореплавания по специальным картам, называемым атласом ветров, где отмечены характерные для данного участка моря ветры.
Ветер усиливает килевую и бортовую качку. При стоянке на рейде на якоре резкие повороты и порывы ветра могут вызвать необходимость регулировки якорных цепей.
Шкала Бофорта для визуальной оценки силы (скорости) ветра
Шкала Бофорта - условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море.
Обозначения
Для каждого участка моря и озера характерны свои ветры. Характер и направление ветров определяются на специальных картах ветровой диаграммой — розой ветров. Данными для ее построения служат многолетние наблюдения метеостанций, маяков, судов в море.
В метеорологии и в гидрометеорологии – направление ветра ("откуда дует"), обозначается на карте в виде стрелочки, вид оперения у которой показывает среднюю скорость потока воздуха. В аэронавигации – наименование направления отличается на противоположное. В навигации на воде единица скорости (узел) судна – принимается равной 1 морской миле (1852 м) в час. 10 узлов соответствуют, примерно, 5 м/c и 18,5 км/час.
При неустойчивом направлении ветра – в конце стрелочки ставится крест.
Стрелка указывает направления ветра, оперение — его силу. Одно малое перо соответствует скорости ветра в 1—2 м/сек, одно большое — в 3—4 м/сек.
Цифры на стрелке показывают количество ветров данного направления в процентах.
Цифра в кружке означает число штилевых дней и дней со слабыми переменными ветрами. Розы ветров строятся для каждого месяца отдельно.
Виды ветров и их происхождение
Пассаты – поток сухой воздушной массы, который появляется из-за резких скачков в температуре атмосферного давления на экваторе и в полушариях планеты. Пассаты появляются исключительно в тропической зоне Земли. Такие ветра относят к устойчивым, то есть они стабильны по температуре и уровню влаги. Играют важную роль в процессе формирования тропического климата.
Муссоны возникают из-за изменений в температуре атмосферного давления, которые появляются благодаря разнице в температуре. Муссоны идут либо со стороны воды на берег, либо наоборот. Зимой воздушный поток идёт в сторону моря. Это связано с тем, что над морской поверхностью воздух теплее, чем над сушей. Летом муссоны идут в сторону суши, из-за чего появляются осадки. Особенно активны такие ветра в тропических областях планеты.
Морской бриз — это воздушный поток, который в дневное время идёт со стороны воды в направление берега, а ночью, наоборот, со стороны суши в направление моря. Такое явление характерно для большинства морских берегов планеты. Возникает бриз из-за температурной разницы между водой и сушей. При разнице минимум в три градуса образуется ветер.
Появляется такой ветер из-за разницы атмосферного давления между морем и сушей. В дневное время суток уровень давления над сушей ниже, чем над водой. Поэтому бриз дует в сторону берега. В ночное время суток над сушей уровень давления выше, чем над морем. Потому бриз направляется со стороны берега в море.
Утром и днём солнце нагревает сушу, из-за чего её температура значительно увеличивается. Вода нагревается медленнее, чем суша. Воздух согревается от суши и поднимается вверх (туда, где атмосферное давление ниже). На его место приходят новые массы холодного тяжёлого воздуха с моря, которые затем прогреваются над сушей и также поднимаются вверх. Поэтому днем прохладный бриз дует с моря в сторону берега.
После заката ситуация меняется. Суша остывает в несколько раз быстрее воды. Прогретая за день вода еще долго согревает над собой воздух (холодная вода опускается в глубину, а теплая поднимается наверх). Воздух над морем поднимается вверх (т.е. низкое атмосферное давление ночью находится над морем), а на его место приходит прохладных воздух с суши. Поэтому в вечернее и ночное время прохладный бриз начинает дуть с берега в сторону моря.
Бора — это порывистый воздушный поток, идущий с севера. Появляется такой ветер в местах, в которых расположены море и горы. Чаще всего, ветер возникает в районах, где расположены небольшие возвышенности и берег моря. Бора преодолевает гору и направляется вниз, ускоряясь под действием силы тяжести. В зимний период времени такая воздушная масса холодная, но в летнее – тёплая.
Существует ещё множество различных видов ветром, появление которых напрямую связано с климатом, температурой, атмосферным давлением, другими факторами. К таким относятся зюйд, нордер, зефир, сирокко, самум, смерч, калима, другие.
Атмосферные или гидрометеорологические явления
В зависимости от особенностей проявления, атмосферные явления подразделяются на:
- осадки,
- явления ограниченной видимости,
- электрические явления,
- оптические явления,
- гидробиологические явления,
- неклассифицированные явления,
- антропогенные явления,
- облака,
- лёд в море,
- обледенение.
Осадки
Осадки, выпадающие на земную поверхность:
- дождь, ливневой дождь;
- морось;
- снег, снежные зёрна;
- ливневой снег;
- снежная и ледяная крупа;
- град и другие твёрдые осадки.
Осадки, образующиеся на поверхности предметов:
- роса;
- иней;
- изморозь.
При выпадении жидких и твёрдых осадков важно определить, какие же виды осадков и соответствующие им явления наблюдаются (дождь, град, дождь со снегом и т. д.), характер их выпадения (продолжительные или кратковременные, непрерывные или с перерывами) и интенсивность;
Явления ограниченной видимости
Туманы:
- сплошной, при котором в воздухе ощущается сырость, а неба не видно;
- просвечивающий, через который просвечивается небо, могут быть видны звёзды, диск Солнца или Луны;
- стелющийся (приводный), который образуется над морем в приводном слое;
- ледяной, состоящий из ледяных кристаллов, который образуется при сильных морозах и большой влажности воздуха;
- туман на расстоянии - туман, наблюдающийся на удалении от судна.
- парение моря (озера, реки) — невысокий туман, иногда очень плотный над незамёрзшим морем, озером, рекой в виде клубов пара при большой разнице температур воды и воздуха (разновидность тумана на расстоянии);
- дымка — сильно разряженный туман (видимость в нем от 1 до 10 км).
При возникновении тумана важно определить его вид, степень его прозрачности, мощность туманного слоя по вертикали и характер изменения состояния тумана со временем (туман ослаб, без заметного изменения, усиливается).
Для оценки интенсивности дымки используют 2 градации — слабая и умеренная.
Метели:
- общая метель;
- низовая метель.
Для оценки интенсивности метели используют наблюдения за метеорологической дальностью видимости и скоростью ветра — метель сильная, метель умеренная, метель слабая;
Литометеоры:
- пыль, взвешенная в воздухе;
- пыльная, песчаная буря;
- мгла.
Электрические явления
- гроза — электрические разряды в атмосфере;
- зарница — световое явление;
- полярное сияние (сполохи) — свечение верхних слоёв атмосферы.
Оптические явления
- радуга;
- гало;
- мираж.
Гидробиологические явления
- свечение моря;
- цветение моря;
- водоросли.
наблюдения за свечением моря следует производить с наиболее затемнённой части судна над участком моря;
Неклассифицированные явления
- шквал — резкое увеличение скорости ветра на 8 м/с и более за промежуток времени не более 2 мин.; в большинстве случаев шквалы связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками и наблюдаются на фоне выпадения ливневых осадков;
- вихрь — особые условия ветрового режима с вертикальной осью при большой неустойчивости атмосферной стратификации, в случае, сходном с циклонической циркуляцией, однако миниатюрных размеров — малые вихри;
- смерч — сильный вихрь, который образуется под хорошо развитым кучево-дождевым облаком. Обычно возникает в передней части грозового облака. Смерчи — это крупные вихри, которые образуются над морем, в случаях проявления этих вихрей над сушей они называются тромбами (торнадо).
Интенсивность не определяется для шквала, вихря, смерча, ледяных игл, полярного сияния, миража, зарницы.
Антропогенные явления
- нефтяные пятна;
- плёнка нефтепродуктов.
Густота нефтяных пятен — степень покрытия обозреваемой водной поверхности нефтяной плёнкой — оценивается по 10-балльной шкале, а интенсивность (мощность слоя нефтяного пятна) — по 5-балльной шкале.
Облака
Облака как явления погоды представляют собой системы взвешенных в атмосфере частиц воды в жидко-капельном и/или твёрдом (кристаллическом) состоянии, которые являются продуктами конденсации или сублимации водяного пара в атмосфере.
Облака классифицируются по основным формам, объединяемые между собой по сходным внешним признакам и структуре. Количество облаков оценивается по 10-балльной шкале в баллах или по 8-балльной шкале в октах.
Лёд
Лёд в море делится на морской (при замерзании морской воды) и материковый (айсберги и их обломки). Основными его характеристиками являются сплочённость или распределение по площади, возрастные характеристики, мера сжатия льда, а для льда материкового происхождения отдельно подсчитываются айсберги и их обломки с указанием пеленга на них.
По проходимости морской лёд подразделяется на легкопроходимый лёд, труднопроходимый лёд и труднопроходимый лёд в условиях сжатия.
Обледенение
Обледенение судна — это характеристика появления льда на различных частях судна при отрицательной температуре воздуха вследствие замерзания морской воды или её брызг, попадающих на различные части корпуса и надстройки судна. Обледенение судна является чрезвычайно опасным явлением для мореплавания.
Течения
Течения на ВВП
С точки зрения судовождения течения можно разделить на правильные и неправильные.
Правильные течения – такие, направление которых совпадает с направлением судового хода. Они изменяют скорость движения судов и составов: встречные – уменьшают, попутные – увеличивают.
Неправильные течения не совпадают с направлением судового хода. Они могут быть прямолинейными, вращательными и вращательно-поступательными. К неправильным относятся суводи, майданы, свальные, затяжные и навальные (прижимные) течения. Неправильные течения, действуя на судно или состав, вызывают смещение последних с заданной траектории либо изменение направления движения.
К основным видам неправильных течений относятся:
-свальное течение – течение направленное поперек или под углом к судовому ходу, образуется на перекатах, а также в местах впадения притоков и в местах соединения подводных каналов с приплотинным участком реки. Может вызвать навал судна на мель, на берег, в сторону которого действует свальное течение;
- суводи – вращательное движение воды в реке, вызываемое выступами в вогнутом берегу, мостовыми устоями, водозаборными устройствами, дамбами и т.п. вызывают рыскливость, ухудшают управляемость;
- майданы или водовороты – волнообразное вращательное течение в реке, вызываемое столкновением струй двух водных потоков или наличием на дне какого-либо препятствия (камень, затонувшее судно). Майданы вызывают рыскливость, ухудшают управляемость;
- прижимные (навальные) течения – образуются на поворотах русла, под действием центробежной силы в сторону вогнутого берега обычно направлены под углом к линии берега, к оси опор моста или к гидротехническим сооружениям. При прохождении мест с навальным течением для компенсации его влияния следует вести судно под некоторым углом относительно заданного направления движения судна. При этом наблюдается как смещение (снос), так и разворот судна;
Затяжными течениями называют сильные попутные течения, направленные из главного русла реки в протоки, а также в сторону водосливных плотин на шлюзовых реках. Особенно значительными бывают затяжные течения в период половодья при высокой воде. При прохождении мест с такими течениями судоводителю следует вести судно с повышенной скоростью и по возможности идти на большом расстоянии от главных струй течения.
На реках наблюдаются также поверхностные и донные течения, направление которых часто не совпадает. Поверхностные течения оказывают сильное влияние на суда (порожние) с малой осадкой, а донные – с большой.
Морские и океанические течения
По факторам или силам, вызывающим морские течения, различают:
1. Градиентные течения обусловленные горизонтальным градиентом (изменением) гидростатического давления воды, возникающим при наклоне поверхности моря относительно силы притяжения Земли.
Градиентные течения обусловлены горизонтальными градиентами давления, возникающими в результате формирования ветрового рельефа поверхности океана. Результирующие движения, включающие дрейфовые и градиентные течения, представляют собой ветровую циркуляцию.
В зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, в группе градиентных течений выделяют:
а) Сгонно-нагонные течения, обусловленные сгоном и нагоном вод под действием ветра;
б) Бароградиентные, связанные с изменениями атмосферного давления;
в) Стоковые, вызванные повышениями уровня у берегов и в устьевых участках рек береговым стоком;
г) Плотностные (конвекционные), обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды.
2. Ветровые, обусловленные совместным воздействием влекущего действия ветра и наклона уровня, вызванного непосредственным действием ветра и перераспределением плотности, и дрейфовые, обусловленные только влекущим действием ветра.
3. Приливные, вызванные приливными волнами.
4. Плотностные течения обусловлены обычно неравномерным распределением температуры и солёности воды, а, следовательно, и её плотности по горизонтали вследствие неравномерного нагрева вод океана Солнцем, неоднородности испарения и осадков.
Важнейшие характеристики течений представляют скорость и расход.
В зависимости от этих параметров в океане различают узкие быстрые струйные течения (западные пограничные, экваториальные) и широкие медленные (восточные пограничные). Так, например, Куросио - узкое быстрое струйное течение, относящееся к западным пограничным, и переносящее теплую воду от экватора к северному полюсу.
Волны
Волны состоят из чередующихся между собой валов и впадин, где λ - длина волны, является расстоянием по горизонтали между соседними гребнями или подошвами волн; высота волны h — расстояние по вертикали от подошвы до гребня волны.
Характеристики волн:
- Волновой профиль — линия сечения взволнованной поверхности моря вертикальной плоскостью в направлении распространения волны. Линия, пересекающая волновой профиль так, что суммарные площади выше и ниже нее одинаковы, называется средним волновым уровнем профиля.
- Гребень волны — часть волны, расположенная выше среднего волнового уровня.
- Ложбина волны — часть, расположенная ниже среднего уровня.
- Вершина волны — наивысшая точка гребня, подошва волны — наинизшая точка ложбины.
- Фронт волны — линия, проходящая вдоль ее гребня. Длина гребня волны — протяженность гребня по фронту.
- Скорость волны, с — расстояние по горизонтали, проходимое любой точкой волны в единицу времени.
- Возраст волны — отношение скорости волны к скорости ветра.
- Высота волны, H — расстояние по вертикали от ее вершины до подошвы смежной волны на волновом профиле (вертикальное расстояние между ложбиной волны и ее гребнем).
- Длина волны, λ или L — расстояние между вершинами смежных гребней в направлении их распространения.
- Крутизна волны — отношение высоты волны к ее длине.
- Период волны, T —промежуток времени между прохождением через одну и ту же точку пространства двух последовательных гребней (или подошв) волны.
- Скорость распространения отдельной волны, c = L/T.
- Крутизна волны, Δ= Н/L.
Волны бывают правильные, когда их гребни ясно различимы, и неправильные, когда волны не имеют ясно выраженных гребней и образуются без всякой видимой закономерности.
Гребни волн перпендикулярны направлению ветра в открытом море, озере, водохранилище, но у берега они принимают положение, параллельное береговой черте, набегая на берега.
Морские волны можно классифицировать по силам, вызывающим волновое движение, т. е. по происхождению волн:
- ветровые - вызванные ветром и находящиеся под его воздействием;
- приливные - возникающие под действием периодических сил притяжения Луны и Солнца;
- анемобарические (Сейши) - связанные с отклонением поверхности океана от положения равновесия под действием ветра и атмосферного давления;
- сейсмические (Цунами) - возникающие в результате динамических процессов, протекающих в земной коре и, в первую очередь, подводных землетрясений, а также извержений вулканов, как подводных, так и прибрежных;
- корабельные - создающиеся при движении корабля.
Для судовождения на реках и в прибрежных районах моря ветровые волны. В открытом океане волны приливные, сейсмические, барические и корабельные существенного влияния на плавание судов не оказывают.
Наиболее часто на поверхности морей и океанов наблюдаются ветровые и приливные волны, при этом ветровые волны доставляют наибольшие неприятности мореплавателям: вызывают качку корабля, заливают палубу, уменьшают скорость хода, уклоняют его от заданного курса, могут наносить повреждения, а подчас вызывают гибель судна, разрушают берега и береговые сооружения.
Приливные волны обычно воспринимаются в форме периодических колебаний уровня - приливов и периодических течений.
Ветровым волнением называется процесс формирования, развития и распространения вызванных ветром волн на поверхности моря. Ветровому волнению присущи две основные черты. Первая черта — нерегулярность: неупорядоченность размеров и форм волн. Одна волна не повторяет другую, за большой может следовать малая, а может и еще большая; каждая отдельная волна непрерывно меняет свою форму. Гребни волн перемещаются не только в направлении ветра, но и в других направлениях. Такая сложная структура возмущенной поверхности моря объясняется вихревым, турбулентным характером ветра, образующего волны. Вторая черта волнения заключается в быстрой изменчивости его элементов во времени и пространстве и связана также с ветром. Однако размеры волн зависят не только от скорости ветра, существенное значение имеет продолжительность его действия, площадь и конфигурация водной поверхности.
Ветровое волнение — один из основных гидрометеорологических факторов, определяющих безопасность и экономическую эффективность мореплавания, так как волна, набегая на судно, обрушивается на него, раскачивает, бьет в борт, заливает палубы и надстройки, уменьшает скорость хода. Качка создает опасные крены, затрудняет определение места судна и сильно изнуряет команду. Кроме потери скорости, волнение вызывает рыскание и уклонение судна с заданного курса, и для удержания его требуется постоянная перекладка руля.
2. По силам, которые стремятся возвратить частицу воды в положение равновесия, различают:
- капиллярные волны;
- гравитационные волны.
В первом случае восстанавливающей силой является сила поверхностного натяжения, во втором - сила тяжести. Капиллярные волны малы по своим размерам и образуются либо в первый момент воздействия ветра на водную поверхность (рябь), либо на поверхности основных гравитационных волн (вторичные волны). В море главное значение имеют гравитационные волны.
3. По действию силы после образований волны выделяют волны:
- свободные, когда сила прекращает действие после образования волны;
- вынужденные, когда действие силы не прекращается.
4. По изменчивости элементов волн во времени выделяют:
- установившиеся волны, которые не изменяют своих элементов;
- неустановившиеся волны, развивающиеся или, наоборот, затухающие, изменяющие свои элементы по времени.
5. По расположению различают:
- поверхностные волны, возникающие на поверхности моря;
- внутренние, возникающие на глубине и почти не проявляющие себя на поверхности.
6. По форме выделяют:
- двумерные волны, средняя длина гребня которых во много раз больше средней длины волны;
- трехмерные, средняя длина гребня которых соизмерима с длиной волны;
7. По соотношению длины волны и глубины моря различают:
- короткие волны, у которых длина волны значительно меньше глубины моря (λ<H);
- длинные, у которых длина волны значительно больше глубины моря (λ > H).
8. По перемещению формы волны выделяют волны:
- поступательные, видимая форма которых перемещается в пространстве;
- стоячие, видимая форма которых в пространстве не перемещается.
Поступательные волны характеризуются тем, что у них перемещается только форма (профиль) волны.
При стоячей волне частицы воды не совершают движений по круговым орбитам. В пучностях, т. е. в точках, где амплитуда колебания уровня наибольшая, частицы двигаются только по вертикали. В узлах, т. е. в точках, где колебания уровня отсутствуют, частицы двигаются только в горизонтальном направлении.
Распространяющаяся длинная волна, встречающая вертикальную стенку, полностью отражается. Отраженная, или обратная волна распространяющаяся в противоположном направлении накладывается на прямые волны и образует стоячие волны. В стоячих волнах наибольшие горизонтальные скорости частиц воды наблюдаются в узлах.
Одноузловую волну называют Сейша. Ее период зависит от формы бассейна и называется собственным или свободным колебанием системы. Сейши являются результатом резонансных явлений в водоёме при интерференции волн, отражённых от границ водоёма. Сейши характеризуются большим периодом (от нескольких минут до десятков часов) и большой амплитудой (от единиц миллиметров до нескольких метров).
Многоузловые стоячие волны создают в бухтах и портах явление тягун.
При открытой бухте узловая линия обычно располагается в устье бухты. Период собственного колебания для бухты вдвое больше периода замкнутого бассейна одинаковой длины и глубины.
Период основного колебания Женевского озера – 73 мин. при длине 70 км и средней глубине 160 м.
Высокие одноузловые сейши наблюдаются в Балтийском море, что приводит к наводнениям в С.-Петербурге. Период основного колебания составляет здесь от 26.75 до 28.25 часа и колебательная система здесь не всегда одна. Такое колебательное движение водных масс наступает после прекращения ветра при вызванном ветром подпоре воды в конце бухты.
Названия волн
Зыбь — вызванные ветром волны, распространяющиеся в области волнообразования после ослабления ветра и/или изменения его направления, или вызванные ветром волны, пришедшие из области волнообразования в другую область, где дует ветер с другой скоростью и/или другим направлением. Частный случай зыби, распространяющейся при отсутствии ветра носит название мертвой зыби.
Рябь — начальная форма развития ветрового волнения, возникающая под действием слабого ветра; гребни волн при ряби напоминают чешую.
Тягун (портовая зыбь) представляет собой своеобразные колебания уровня моря в порту, которые приводят к возвратно-поступательным движениям судов, стоящих на якоре или у причала, и сильной качке беспорядочного характера. В результате этого создаётся угроза столкновения судов, обрыва швартовых, якорных цепей, повреждения корпуса судна и причала. Тягун - одно из опасных явлений (в результате которого порты несут убытки), наблюдается в большинстве портов мира, расположенных на разных широтах.
Трехмерное волнение — совокупность волн, средняя длина гребня которых в несколько раз превышает среднюю длину волны.
Регулярное волнение — волнение, в котором форма и элементы всех волн одинаковы.
Смешанные — волнение, образующееся в результате взаимодействия ветровых волн и зыби.
Толчея — беспорядочное волнение, возникающее вследствие взаимодействия волн, бегущих в разных направлениях (при встрече прямых волн с отраженными).
Волны несколько успокаиваются от сильного дождя, от плавающих на поверхности воды водорослей, масла.
Изменения волн на мелководье, прибой
При движении волн по мелководью происходит изменение их параметров.
Набегание волн на отлогий берег с увеличением по высоте и крутизне и последующим опрокидыванием на берег называется прибоем. Над банками или рифами образуются буруны, служащие признаком подводной опасности. Опрокидывание гребня идущей волны на крутом берегу образует взбросы, имеющие большую разрушительную силу.
Трансформация ветровых волн — изменение структуры ветровых волн при изменении глубины. В этом случае форма волн искажается, они становятся круче и короче и при небольшой глубине, не превышающей высоты волны, гребни последних опрокидываются, и волны разрушаются.
Если глубина моря превышает половину длины волны. движение поверхностных волн ограничивается только тонким поверхностным слоем.
В процессе перемещения с глубины на мелководье волны могут переходить из одного типа классификации в другой. При этом высота волн с уменьшением глубины растет, длина и скорость уменьшаются.
Уменьшение длины при одновременном увеличении ее высоты приводит к быстрому нарастанию крутизны волны. Когда крутизна достигает предельного значения, гребень волны разрушается, образуя прибой.
Однако главная причина образования прибоя у отмелого берега - это трансформация волны. Физическая природа трансформации профиля волны достаточно проста. Высота волны на мелководье оказывается соизмеримой с глубиной моря, поэтому движение частиц по орбите становится неравномерным; частицы находящиеся у подошвы движутся из-за трения о дно медленнее частиц, находящихся на гребне. Гребень начинает нагонять подошву.
Когда передний склон волны делается отвесным (гребень нагоняет подошву), волна опрокидывается, образуя прибой. Схема образования прибоя на отмелом берегу представлена на рисунке.
Опрокидывание гребней происходит не только у уреза воды, но и вдали от него. Глубина, на которой происходит опрокидывание гребней, зависит от многих факторов: длины волны и ее крутизны, крутизны склона дна. направления ветра по отношению к берегу, наличия течений и т.п.
Цунами – это особый класс поверхностных гравитационных волн, распространяющихся в океане на большие расстояния от места своего возникновения. Дословный перевод слова «цунами» с японского означает «большая волна в гавани». Опасность, таким образом, грозит не судам в открытом океане, а прибрежным районам суши, в первую очередь портовым сооружениям, прибрежным населённым пунктам и промышленным объектам, а также судам у причала.
Среди причин образования цунами в океане выделяют: подводные землетрясения (свыше 82% всех случаев), извержения вулканов, подводные и надводные оползни и обвалы, резкие флуктуации атмосферного давления, падение метеорита или астероида в океан.
В глубоком океане высота волн цунами не превышает десятка сантиметров, на шельфе волны замедляются, укорачиваются, высота их увеличивается, а в прибойной зоне их высота может достигать десятков метров.
Традиционные методы предупреждения цунами основаны на сейсмической информации, получаемой сразу после землетрясения, и на расчетах времени прихода волны и её высоты. Однако эффективность этих методов снижается из-за отсутствия данных о параметрах цунами в открытом океане, что повышает уровень ложных тревог.
Внутренние волны
Внутренние волны — вид волновых движений в стратифицированной воде, плотность которой растет с глубиной. Под стратификацией понимается разделение водной толщи водоёма на слои различной плотности.
Наиболее часто внутренние волны возбуждаются приливом около границы материкового склона, однако могут создаваться течением при обтекании неоднородностей дна, неравномерностью атмосферного давления над водой, мощным течением, нагонами, крупными ветровыми волнами, сдвиговой неустойчивостью течений.
Внутренние волны – довольно распространённое явление, обычно встречающееся в устойчиво стратифицированных (по плотности слоев) водах океанов, морей и крупных пресноводных озёр (например, в Ладожском озере).
Внутренние волны создают у поверхности моря поле течений, видимую на радиолокационном изображении картину в виде чередующихся (периодических) светлых (взволнованная поверхность – сулои) и тёмных (выглаженная поверхность – слики) полос. Высота океанских внутренних волн обычно значительно больше, чем высота типичных волн на поверхности океана. Внутренние волны в океане как правило имеют высоту 5-20 м, но иногда они достигают и больших размеров.
В результате повышения давления и уровня воды у носа и кормы, особенно значительные у крупных транспортных судов, возникают носовые и кормовые расходящиеся волны, а между ними образуются поперечные волны. По мере удаления от корпуса они затухают.
Если судно не движется, распределение давлений на погруженной части корпуса неизменно, а осадка постоянна. Если это же судно будет двигаться на тихой воде самым малым ходом, стоять у причала или на якоре на слабом течении, то равновесное положение судна будет определяться практически теми же гидростатическими силами, что и при стоянке. При увеличении скорости движения характер обтекания корпуса изменяется, и равновесие судна дополнительно определяется гидродинамическими силами.
Уровень воды вокруг корпуса неодинаков. Корпус судна непрерывно вытесняет объем воды, вследствие чего происходит повышение уровня воды и давления воды в оконечностях судна (сверхгидростатического и атмосферного). Одновременно с этим уровень воды вдоль корпуса образует пологую впадину, которая по мере приближения к корме исчезает, сменяясь новым повышением уровня, менее заметным, чем в носу.
При движении судна скорость воды под корпусом и вдоль бортов движется неравномерно, и поэтому сила поддержания распределяется также неравномерно. В результате судно проседает в воде иначе, чем на стоянке.
Волны от движущихся судов действуют на суда, стоящие у берега.
От носовой оконечности движущегося судна продуцируется волна, которая набегает на берег и поднимает стоящие суда. Вслед за подъемом образуется впадина, которая увлекает за собой все, что находится на плаву. Вслед за первой волной идет вторая волна, которая подхватывает все, что было отброшено от берега и возвращает к берегу, одновременно перемещая вслед за собой вдоль берега. Учитывая это, суда не следует ставить у берега на таком участке, близко от которого проходят суда.
Величина волны от движущегося судна бывает настолько велика, что срывает со швартовых не только мотолодки, но и баржи. Поэтому судам вблизи рейдов, причалов и т. д. предписано движение, не создающее волнения.
При встрече или обгоне большого судна малым, малое судно, пересекая фронт волн, отходящих от носа большого судна, при обгоне будет отброшено в сторону, а при встрече теряет скорость. В обоих случаях малое судно проходит зону пониженных давлений, примыкающую к средней части корпуса большого судна, и притягивается к нему. При этом малое судно может перестать слушаться руля, что может окончиться серьезной аварией.
При расхождении и обгоне малым судном значительно большего по величине, малому судну, особенно тихоходному, следует держаться как можно дальше от транспортного судна. Критическими можно считать расстояния при расхождении 1,5-2, а при обгоне — 5-6 ширины меньшего судна. Чем дальше от судна, тем волны ниже и положе.
Дополнительная полезная информация:
Волнообразование и присасывание судов. (okafish.ru)
Приливы и отливы
Приливами (приливными колебаниями уровня) в Мировом океане называются динамические и физико-химические процессы в водах морей и океанов, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца.
Кроме космических сил притяжения между Землей, Луной и Солнцем существенное влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия моря или океана, очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т.д.
В отличие от других видов волн в Мировом океане, приливные волны являются регулярными и выражены чрезвычайно ярко. В прибрежных районах приливные колебания в 5-6 м - не редкость. Вблизи берегов наблюдаются также сильные приливные течения. В узкостях они достигают скорости 5-10 и даже 12 миль в час.
Прилив - подъем уровня при прохождении приливной волны.
Отлив - падение уровня при прохождении приливной волны.
Полная вода (ПВ) - максимальный уровень в продолжение одного периода приливных колебаний.
Малая вода (МВ) - минимальный уровень в продолжение одного периода приливных колебаний.
Период прилива - промежуток времени между двумя последовательными полными или малыми водами.
В зависимости от периода различают:
Полусуточные приливы, имеющие средний период, равный половине лунных суток (12 ч 25 мин), два минимума и два максимума уровня в сутки.
Суточные приливы со средним периодом, равным лунным суткам (24 ч 50 мин), имеющие один максимум и один минимум в сутки.
Смешанные приливы, у которых в течение половины лунного месяца период меняется с полусуточного на суточный.
Высота прилива (h) - положение приливного уровня по отношению к нулю глубин.
Характер распределения приливов в Мировом океане
Данные наблюдений, имеющиеся на сегодняшний день, о характере и величине приливов в Мировом океане относятся только к его побережью. В открытых районах океанов наблюдений над приливами нет.
В океанах преобладают полусуточные приливы. Они наблюдаются почти везде у побережий Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов.
В Тихом океане преобладают смешанные приливы, здесь же отмечается и большинство мест с суточными приливами.
Величина прилива зависит от конфигурации берега, от характера бассейна. Поэтому величины приливов отличаются большим разнообразием. В морях, связанных с океанами узкими проливами (Балтийское, Средиземное, Японское), величины приливов обычно не превышают 50 см или отсутствуют.
В Черном море прилив наблюдается в пределах 8 см. В открытых районах океана у берегов островов величина приливов составляет около 1 м.
По мере приближения к берегу величина приливов возрастает под влиянием конфигурации берега, уменьшения глубины. Особенно интенсивное возрастание величины пролива отмечается там, где период собственных колебаний бассейна близок к периоду приливной волны, что обусловлено резонансом. В проливах, вершинах заливов, устьях рек бывают приливы более 6 м высотой.
В воронкообразных заливах приливы могут возрастать до гигантских значений (залив Мэн, бухта Фанди - 18 м - максимальная величина прилива в Мировом океане).
В России наибольшая величина прилива в Пенжинской губе (залив Шелихова) – 13.3 м, в Белом море в Мезенском заливе - 10 м.
В Западной Европе в проливе Ла-Манш - 7 м, в устье реки Ранс - 8-9 м.
Влияние ветра на судно зависит от ряда причин: силы ветра и его направления относительно диаметральной плоскости, высоты надводного борта, величины площади надстроек и расположения их вдоль судна (центра парусности), осадки и дифферента.
Встречный ветер уменьшает скорость хода, а попутный — увеличивает. Встречный и попутный ветры, направленные к диаметральной плоскости под малым углом, практически не влияют на управление судном, т. е. уваливание его с курса.
Боковой ветер, оказывая давление на надводную часть судна, вызывает смещение судна с намеченного курса, т. е. дрейф. Борт, в который дует ветер, называется наветренным, а противоположный — подветренным.
Чем выше надводный борт и чем больше площадь надстроек, тем больше будет влияние ветра. В связи с этим порожнее судно будет больше дрейфовать или разворачивать, чем груженое. Боковая поверхность корпуса, надстроек, рубок, рангоута, такелажа, тентов, на которую оказывает давление боковой ветер, называется площадью парусности. Равнодействующая сил ветра прикладывается в центре парусности. Если центр парусности находится на середине судна, то такое судно дрейфует под ветер не уваливаясь.
Судно, у которого центр парусности находится впереди центра тяжести (надстройки более развиты в носу), будет уваливаться носом под ветер. В этом случае руль нужно перекладывать на ветер. Сказанное более актуально для водоизмещающих судов со скоростями до 18 км/час. На малые (до 10 метров) глиссирующие суда со скоростями более 35 км в час боковой ветер оказывает малоощутимое влияние, в отличие от более крупных.
Ветер при направлении вдоль долины реки будет менять направление относительно судна, следующего по изгибам русла. При движении судна мимо устьев рек, оврагов и балок, особенно мимо высоких берегов, может подуть сильный, меняющийся по направлению шквальный ветер. Ветер, отраженный от высоких причальных стенок, от высокого берега, иногда резко меняет свое направление, завихряется, изменяется по силе или совсем прекращается.
Ветер, дующий в сторону причала или берега, называется навальным, или прижимным, а ветер противоположного направления (от стенки причала) — отвальным. При швартовке к высокому берегу или причалу надо иметь в виду, что сильный отвальный ветер в силу завихрения может превратиться в сильный навальный со всеми вытекающими последствиями.
Боковой ветер сбивает судно с небольшими скоростями с заданного ему курса, т. е. создает дрейф. Дрейф уменьшается с увеличением скорости хода судна; он тем меньше, чем больше осадка судна. Глиссирующие суда при сильном боковом ветре сносит с заданного курса, как правило, лагом без уваливания. Наиболее подвержены действию ветра надувные суда и судна на воздушной подушке (далее - СВП). Надувные суда имеют относительно малую осадку, малый вес и достаточно большую высоту бортов (парусность). СВП при движении не имеют контакта с экраном и поэтому чутко реагируют на ветер.
Влияние течения на судно
Течение оказывает заметное влияние на управляемость водоизмещающих судов при их скорости менее 18 км/час. При движении против течения сумма скоростей судна и течения улучшает управляемость судна и его легче остановить. Вместе с тем, скорость относительно судна уменьшается на величину скорости течения.
При попутном течении, разность скоростей ухудшает управляемость, судно хуже слушается руля. С увеличением скорости течения увеличивается расстояние, необходимое для разворота судна, идущего вниз. Течение необходимо учитывать при производстве оборотов для следования в обратном направлении. При следовании вниз по течению оборот надо делать в сторону тиховода с тем, чтобы течение помогало разворачивать корму. При следовании против течения оборот надо делать из тиховода.
На особенно сильном течении (более 3 км/час) при подходе к берегу или причалу необходимо ниже причала сделать оборот и подходить против течения. Это удобнее и безопаснее (актуально для водоизмещающих судов с гребным валом и пассивным рулем).
Суда с подвесными лодочными моторами, поворотно-откидными колонками и водометные, имеющие хорошую управляемость на заднем ходу, могут швартоваться по течению. Глиссирующие суда со скоростями более 30 км/час менее подвержены влиянию течений.
Неприятны свальные течения, направленные под углом основному потоку, так как они могут вызвать снос с курса. Особенно надо быть внимательным при буксировке.
Буксируемое судно может навалить на приверх острова или другое препятствие. Направление свальных течений опытный судоводитель может определить заранее и принять соответствующие меры.
Учёт и предсказание погоды
Приборы для учёта.
При плавании на море, озере, водохранилище или реке судоводитель должен учитывать такие гидрометеорологические факторы, как ветер, волнение, течение, осадки и температура воздуха. Во время плавания нужно вести наблюдение за погодой и на основании полученных данных уметь прогнозировать погоду на предстоящие сутки.
На маломерном судне при плавании его на море, озере, водохранилище обычно используются термометр и барометр:
- Термометр служит для измерения температуры воздуха и воды, он должен постоянно находиться в теневой части судна.
- Барометр-анероид — прибор для измерения давления воздуха, по изменению которого судят об изменении погоды. Если давление падает, следует ожидать ухудшения погоды, поднимается — погода улучшится.
Направление ветра определяют по компасу, а скорость ветра измеряется анемометром, который желательно иметь на судне любителя.
Во время движения судна определяются направление и скорость кажущегося ветра. Истинное направление и скорость ветра можно найти графическим построением.
Обозначение течений на картах
На маломерное судно влияет одно суммарное течение, сложившееся в результате смешения различных течений. Сведения о таком течении судоводитель получает с навигационных карт, из лоций и пособий.
Скорость течения измеряется в узлах или метрах в секунду, направление — в градусах или румбах по направлению перемещений воды.
На навигационных картах течение обозначается различного вида стрелками, характеризующими направление и характер течения.
Цифра, стоящая около стрелки, показывает скорость течения.
Направление течения и скорость определяются по отклонениям обсервованного места от счислимого.
Определение погоды
Перед выходом в плавание необходимо выяснить ожидаемое состояние погоды на время пути. Особенно важно знать изменения погоды на ближайшие часы и сутки. Прогноз погоды на ближайшие сутки можно получить в порту отхода или воспользоваться передачами прогноза погоды по радио.
Во время плавания лучше пользоваться прогнозами погоды, передаваемыми по радио, а также вывешиваемыми на сигнальных мачтах, установленных в портах, на маяках, постах наблюдения.
Метеорологическая сводка бытового назначения не всегда достаточна для судоводителя, так как она относится к крупным районам и не отражает незначительных изменений погоды близ места нахождения судна, а при плавании вдали от населенных пунктов да к тому же если на судне нет радио, метеосводки вообще неоткуда получить.
Признаки устойчивости плохой погоды.
1) Сильные дожди, идущие долгое время с небольшими перерывами, или беспрерывные продолжительные мелкие дожди;
2) после дождя пробиваются между облаками желтые лучи солнца;
3) днем быстро темнеет и все небо покрывается облаками;
4) в течение суток устойчиво с незначительными колебаниями держится низкое давление;
5) облачность, ветер, видимость и волнение существенно не меняются.
Признаки устойчивости хорошей погоды.
1) Ясное, безоблачное небо голубого цвета в течение 10— 12 часов при отсутствии ветра;
2) атмосферное давление повышается медленно, долго и устойчиво (двое-трое суток) держится высоким;
3) в начале дня в низких местах (над рекой, водохранилищем, в ложбинах) появляется туман;
4) в начале дня появляются неподвижные перистые облака, которые исчезают к вечеру;
5) ясные, безоблачные ночи (летом);
6) резкое отличие температуры воздуха днем от температуры воздуха ночью (летом) — большой суточный ход температуры;
7) быстро темнеет после захода солнца;
8) движение перистых облаков с востока на запад;
9) солнце при заходе не меняет своей окраски, сохраняя беловато-желтый цвет;
10) отсутствие осадков;
11) над сушей наименьшая температура воздуха — перед восходом солнца, а наибольшая в 14—15 час.;
12) при заходе солнца на небе видны только розоватые перистые облака;
13) дым, идущий из трубы, поднимается вертикально вверх;
14) правильное изменение ветра в течение суток (почти полное отсутствие ветра ночью и усиление его к полудню);
15) небо безоблачное, и после захода солнца на горизонте видна светлая серебристая полоса;
16) на побережье моря регулярно дуют бризы;
17) на побережье образуется туман или дымка;
18) звезды мерцают зелеными оттенками;
19) деформация диска солнца и луны при восходе или заходе;
20) по утрам над морем наблюдаются миражи.
Признаки перемены погоды к ухудшению.
1) Появление большого количества облаков различной формы, которые быстро движутся и могут совершенно закрыть горизонт;
2) долго не темнеет, т. е. продолжительные по времени сумерки;
3) температура воздуха повышается к концу дня;
4) быстрое движение перистых облаков по направлению с запада на восток;
5) небо имеет белесоватый цвет;
6) отсутствие росы ночью;
7) если стать лицом против ветра, то справа на горизонте будут видны облака;
8) волны двигаются не по направлению ветра;
9) небо с утра имеет красноватый цвет;
10) в дневное время появляется большое количество облаков различных цветов и оттенков;
11) дым, идущий из трубы, стелется горизонтально;
12) быстрое падение давления;
13) усиление ветра к вечеру;
14) иногда повышение температуры в ночное время;
15) день был безоблачный, к вечеру появляются облака и солнце заходит за тучу;
16) в начале или в середине дня пчелы роем летят в улей;
17) появление усиливающейся зыби;
18) звезды мерцают синими оттенками;
19) понижение давления;
20) рыба отсутствует у поверхности воды (опускается на глубину).
Признаки перемены погоды к улучшению.
1) После пасмурной погоды температура воздуха в дневное время падает (особенно весной);
2) постепенное прояснение неба;
3) в течение дня идет сильный дождь, а к концу дня он слабеет;
4) повышение давления;
5) к концу дня небо делается светло-красным;
6) после захода солнца быстро темнеет;
7) во второй половине дня появляется радуга;
8) дым, идущий из трубы, поднимается вверх по вертикали;
9) если в начале дня идет сильный дождь, а ветер почти отсутствует, то к середине дня можно ожидать хорошей погоды;
10) поворот ветра по часовой стрелке;
11) ослабление помех при радиоприеме;
12) рыба находится близко от поверхности воды.
Признаки, предвещающие штормовую погоду.
1) Ветер становится неустойчивым;
2) резко падает давление;
3) морские птицы держатся берега;
4) появляются перистые облака.
Признаки, предвещающие приближение шквала.
Признаки приближения шквала — внезапного сильного увеличения скорости ветра и мгновенных изменений его направления — особенно важно знать судоводителю.
Наиболее подходящее время для возникновения шквалов — теплая дневная погода. Признаки, предвещающие приближение шквала, следующие:
1) на непродолжительное время совершенно стихает ветер;
2) на горизонте видна низкая, быстро движущаяся черная туча в виде вала или медленно движущаяся черная туча с очень резко очерченным контуром. В последнем случае шквал будет сопровождаться дождем или градом;
3) на поверхности воды видны быстро приближающиеся темные полосы ряби с белыми «барашками»;
4) на горизонте появляется пелена пыли;
5) вслед за дождем сразу же начинает дуть свежий ветер;
6) резкий шум и свист;
7) иногда перед шквалом бывает сильная гроза.
Сигналы о погодных условиях в морских портах
Сигналы о приливах, отливах и уровнях воды (приложение N 7 к Общим правилам) используются с целью информирования судов на акватории морского порта.
Сигналы об ожидаемых штормах и сильных ветрах (приложение N 8 к Общим правилам) используются с целью информирования судов на акватории морского порта.
Атмосферная рефракция, миражи, летучие голландцы
Миражи возникают вследствие преломления и отражения лучей света на границе между слоями воздуха с разной температурой и плотностью. Это явление называется атмосферной рефракцией:
- Верхний мираж. Когда же температура воздуха увеличивается с высотой, например над охлажденной поверхностью земли, над снежными и ледяными полями (айсбергами), возникает верхний мираж (корабль отражается от верхнего слоя теплого воздуха).
- Нижний мираж. Например, над поверхностью пустыни, которая сильно нагревалась за день лучами солнца, нижние слои воздуха самые теплые, а верхние - холодные. В этих условиях возникает нижний мираж, когда голубое небо проецируется на пустынную землю, отражаясь от нижнего теплого воздуха и создавая иллюзию водной поверхности.
- "Сложные" миражи. Когда картинка отражается несколько раз попеременно от нижних и верхних слоев воздуха.
Истинный горизонт - плоскость, перпендикулярная к отвесной линии наблюдателя. На сфере небесной он изображается большим кругом, для которого зенит и надир служат полюсами. Этот круг делит небесную сферу на две половины: надгоризонтную, в которой расположен зенит, и подгоризонтную, в которой находится надир.
Видимый горизонт - наблюдаемая в море круговая черта, по которой море как бы пересекается с небом.
Ложный горизонт - ложный (несуществующий) отражающий горизонт (в сейсмике; следствие многочисленных отражений). Из-за отражений света от слоев теплого и холодного атмосферного воздуха возникают миражи.
Из-за рефракции, отражения и дифракции света в атмосфере и на границе воды и воздуха могут возникать не только миражи, но и другие оптические эффекты, например исчезновение объекта за ложным горизонтом, летучие голландцы.
Источник: Плохо заметный настоящий видимый горизонт находится гораздо дальше, чем это кажется на фото.
Подробнее про миражи можно почитать тут.
Зеркальный мираж в Латвии - видео (взято отсюда).
Ссылка на общее оглавление Интернет-конспекта
#ГИМС #парус #яхтинг #экзамен #самообучение #права гимс #gims #море