Тёплая карибская волна, которая едва заметно покачивает пловца, всего на несколько метров глубже способна сдвигать по дну многотонные валуны. Речь не о разных волнах, а об одном и том же волновом фронте, который по‑разному распределяет импульс и давление с глубиной.
Морская волна — это не сплошная двигающаяся масса воды, а порция энергии, которая идёт по поверхности на фоне почти круговых движений воды, называемых орбитальными скоростями. У поверхности эти орбиты растянуты на большой объём, поэтому сила, с которой вода давит на кожу, остаётся небольшой. У самого дна движение воды как бы прижато к грунту, и та же энергия волны превращается в сильное касательное напряжение и меняющееся во времени давление. Эти гидродинамические силы, действуя на широкую плоскость каменного блока, могут превысить силу трения, которая обычно удерживает валун на месте.
Мощность волны растёт как квадрат её высоты, поэтому умеренная на вид зыбь несёт в себе несоразмерно большой запас энергии. Когда несколько волн накладываются друг на друга и складываются, их общая высота на короткое время подскакивает, ещё больше увеличивая сдвиговое напряжение у дна. Если добавить к этому короткие всплески турбулентности и поток в приграничном слое вокруг неровных камней, система начинает работать как природный конвейер: сила сопротивления, подъёмная сила и крутящий момент раз за разом подталкивают валун, пока он не начинает перекатываться. Для пловца этот процесс почти неразличим, а для морского дна это постоянная механическая работа.
loading...