У 1893 р. знаменитий норвезький полярник Фрітьоф Нансен, що здійснював плавання по арктичних водах, зіткнувся з дивним явищем. Ось що записав він у звіті: "Ми майже не рухалися з місця (...) і ніби тягли всю воду за собою. Що ми не робили, - круто повертали, лавірували, описували повне коло тощо, - все марно. Лише тільки машина переставала працювати, судно відразу ж зупинялося, точно схоплене чимось за корму ".
Це явище дослідник назвав «мертва вода», і він же дав йому перше пояснення. Наведемо ще одну цитату з книги Нансена «» Фрам «у полярному морі»: "Своєрідне явище - ця мертва вода. (...) Зустрічається воно, мабуть, лише там, де шар прісної або сильно розпрісненої води лежить поверх солоної морської води. Прісна вода захоплюється судном, і воно ковзає по важкій солоній воді, як по твердій підстилці. Різниця в солоності цих шарів дуже велика; так, наприклад, вода, взята з поверхні, цілком придатна для пиття, а вода, що надходила через кінгстон, настільки солона, що не годилася навіть для котла. Мертва вода утворює більш-менш великі хвилі, що йдуть безперервно поперек кільватера, одна позаду іншої; іноді довжина їх така, що вони доходять до середини корпусу судна ".
Сучасна наука погоджується з думкою Нансена: «мертва вода» являє собою шаровисте утворення, що складається з води різного ступеня солоності - а значить, і різної щільності. Наприклад, якщо менш щільна тала вода з льодовика потроху надходить в дуже солоне північне море, з'являється подібний ефект.
Втім, щоб «попастися», як попався «Фрам», потрібен ще один збіг: товщина верхнього прісного шару повинна приблизно дорівнювати товщині судна. Тоді на малому ходу його гвинт буде витрачати майже всю свою енергію не на рух вперед, а на створення внутрішніх хвиль на кордоні двох шарів води - корабель майже завмирає на місці, при цьому самі хвилі з корабля непомітні. Вода залишається спокійною, просто якась сила не дає рухатися вперед.
Подібний сценарій нещодавно був продемонстрований в лабораторії, на моделі. Завдяки цьому французьким фізикам на чолі з Тьєррі Даксу (Thierry Dauxois) вдалося відкрити і нові цікаві властивості феномену «мертвої води».
Іграшковий човен подорожував по 3-метровій кюветі, заповненій солоною водою, з шаром пофарбованої прісної води на поверхні. Вперед її з постійною силою тягнув за нитку простий електромоторчик. Все сталося, як і з «Фрамом»: поверхня води залишалася гладкою, але на межі двох шарів води різної щільності утворювалася внутрішня хвиля, на створення якої йшла левова частка енергії; рух помітно сповільнювався.
Механізм цього явища досить очевидний. У міру просування корабля вперед, він витісняє воду попереду себе - а позаду залишає «порожнечу», яку тут же знову заповнює вода. Якщо товщина поверхневого шару приблизно дорівнює осіданню судна, то заповнити «порожнечу» прагне вода з нижнього шару, що якраз і створює внутрішню хвилю. Вона набирає силу і швидкість, поступово наганяючи корму корабля і знову зникаючи.
Однак французькі дослідники пішли далі і зробили експеримент більш реалістичним, використавши три шари води різної солоності (і щільності), що і спостерігається в справжніх морях. Цікаво, що при цьому внутрішні хвилі утворювалися на обох кордонах між шарами води.
Це спостереження не просто проливає нове світло на відоме явище «мертвої води», але і дає додаткову інформацію про рух води в світовому океані і про те, як рухаються розчинені в ній речовини, як перемішуються забруднюючі речовини і нафта, що потрапили в море. А на думку нідерландського океанолога Лео Масса (Leo Mass), який вперше детально досліджував «мертву воду», цей феномен нерідко відповідальний і за загибель плавців, які, запливши далеко в океан, вибиваються з сил, намагаючись повернутися, але витрачають левову частку енергії даремно, на створення внутрішніх хвиль між шарами води. «Мертва вода» виявляється дійсно мертвою.
Втім, набагато більш небезпечними і руйнівними є не внутрішні хвилі, а просто дуже великі хвилі - ті, що звуться цунамі. Про дослідження цих природних катаклізмів ми розповідали в замітці «Іграшкова катастрофа». Є, до речі, й інші згубні хвилі-одинаки, про загадкові властивості яких ви дізнаєтеся зі статті «Долов'ятий вал».
Публікація New Scientist Tech