Ян Проктор - Плавание под парусом: ветер, волнение и течения

• Название: Плавание под парусом: ветер, волнение и течения
• Автор: Ян Проктор
• Издательство: Гидрометеоиздат
• Жанр: Спорт
• Год: 1981

Автор книги — один из видных английских яхтсменов, спортивный корреспондент. Цель книги — научить яхтсменов учитывать влияние таких основных гидрометеорологических факторов, как ветер, течения, волны, приливы, и использовать знание этих факторов в парусных гонках и при подготовке к ним. Изложены наиболее простые приемы предсказания гидрометеорологических явлений, даны рекомендации по использованию официальных прогнозов и т. д.

---

Когда швертбот идет через середину порыва, ветер ускоряет его движение. Яхта как бы догоняет усиливающийся ветер, и соотношение их скоростей становится более обычным. Можно сказать, что на рис. 79 и 80 XZ увеличилось прямо пропорционально XY, поэтому направление вымпельного ветра будет возвращаться к направлению в зоне 1.

На практике при мощном порыве ветер может дуть сильнее, чем необходимо для максимальной скорости при лавировке. При такой ситуации XZ, достигнув максимума (наибольшей скорости в лавировку при отсутствии глиссирования), остается пропорционально короче XY, которое при усилении ветра может увеличиваться бесконечно. При этом вымпельный ветер, разумеется, станет свободнее, что будет хорошо ощущаться в течение всего порыва.

Из рис. 76 видно, что в зоне 4 истинный ветер становится свободнее, но его скорость уменьшается. На вымпельный ветер опять будет влиять скорость, набранная яхтой ранее, это позволяет пройти через некоторый участок зоны 4 за счет «свободного хода». Описанный случай противоположен ситуации для зоны 2. При ослаблении ветра XY укорачивается; XZ также укорачивается, но из-за переноса яхты (или ее «свободного хода») движение вперед, создающее XZ, будет уменьшаться медленнее, поэтому после прохождения порыва XZ останется пропорционально длиннее, чем XY. В результате вымпельный ветер, ХО, направлен ближе к носу. Таким образом, более полные курсы истинного ветра маскируются тенденцией вымпельного ветра заходить к носу.

В зоне 5 ветер опять принимает обычное направление. Эффект «свободного хода» все еще действует и вызывает заход вымпельного ветра к носу. Поскольку в зоне 5 направление ветра ближе к носу, чем в зоне 4, то после прохождения порыва заход вымпельного ветра в указанном направлении, вероятно, будет сильно выражен. Заход ветра не всегда легко заметить: как правило, яхтсмены столь благодарны за «приводящий порыв», что принимают этот заход за возвращение к генеральному направлению ветра. Описанное явление всегда очень кратковременно.

Хотя при входе в зону 5 ощущается заход ветра к носу, это происходит только с вымпельным ветром — благодаря «свободному ходу», полученному от импульса в центре порыва. Это не обычный заход ветра, тай как направление истинного ветра не меняется. Поскольку такой ветер создается только инерционным движением яхты, то действует он недолго и, следовательно, выигрыша при повороте оверштаг не дает.

Встречные ветры, возникающие при изменении направления вымпельного и истинного ветра, очень сходны, но понимание происходящего позволяет их различать. Интересно, что почти на всех стадиях изменения направления и силы порыва частично маскируются или исключаются противоположными факторами, влияющими на направление вымпельного ветра — которое наиболее важно для яхтсмена. Таким образом, изменения направления ветра в порывах уловить нелегко, но поскольку из них можно извлечь определенные преимущества, яхтсмену следует научиться этому.

Влияние порыва на направление вымпельного ветра сказывается на разных типах яхт по-разному, так как при изменениях ветра легкие яхты ускоряются и, соответственно, замедляются быстрее, чем тяжелые.

На рис. 76 показан прямолинейный курс яхты через порыв. Из рассмотренного выше влияния порыва на вымпельный ветер с очевидностью следует, что это не наилучший курс. Для наискорейшего продвижения рулевой должен уваливаться или приводиться в соответствии с тем, что диктует ему ветер.

ГЛАВА 15. Ветер у побережья

Наиболее известной особенностью ветров, дующих с моря на сушу и с суши на море, является их стремление пересечь береговую линию под прямым углом. Это показано на рис. 81 и 82. В действительности ветер никогда не перпендикулярен к берегу, но тенденция к этому имеется.

Рис. 81. Ветер на сушу отклоняется, у линии берега

Рис. 82. Ветер с суши отклоняется на подходах к воде

В примере, приведенном на рис. 81, ветер дует иод углом к берегу. Приближаясь к суше, он постепенно меняет направление и пересекает береговую линию под прямым углом, а затем постепенно возвращается к первоначальному направлению.

То же самое происходит при ветре с берега. Из рис. 82 видно, что ветровой поток заметно отклоняется вблизи береговой линии и стремится пересечь ее почти под прямым углом, а затем возвращается к первоначальному направлению.

Такое поведение ветра связано со многими факторами, которые могут существенно изменяться в зависимости от погодных условий, очертаний береговой линии и ряда других причин, которые будут изложены ниже. Поэтому вначале рассмотрим каждый фактор отдельно, а затем изучим их совместное влияние при различных сочетаниях.

Искривление из-за рефракции

Основной причиной искривления воздушного потока при пересечении береговой линии, так же как и разворота волн параллельно берегу (см. рис. 8), несомненно, является обыкновенная рефракция. Как уже отмечалось, трение о сравнительно неровную поверхность суши существенно замедляет воздушный поток, приходящий с более гладкой водной поверхности. Естественно, что при ветре с суши справедлива обратная картина — ветер сильнее, или, если хотите, быстрее, над водой, чем над сушей. Изменение скорости вызывает рефракцию.

Рефракцию ветрового потока наиболее просто представить, рассматривая столб воздуха, движущегося с поверхности воды и под углом к берегу (рис. 83). На рисунке линии, ограничивающие столб воздуха, разделены на отрезки, равные примерно 100 метрам. Для удобства рассмотрим ветер, движущийся над водой со скоростью 400 м/мин (примерно 13 узлов). Тогда движение столба воздуха за минуту можно показать штриховой линией через 400 метров. Предположим также, что скорость ветра над сушей составляет 3/4 скорости над водой, то есть 300 м/мин; Следовательно, при пересечении линии берега правая часть столба воздуха пройдет только 300 метров, а левая — 400 метров. В результате- изменяется направление движения воздуха. На рисунке это показано достаточно четко. Из рис. 83 также хорошо видно, как происходит рефрагирование берегового ветра; картина здесь обратная.

Построение диаграмм искривления ветрового потока в основном такое же, как при рефракции световых волн по волновой теории света. Это показано на рис. 84, где АВ — расстояние X, пройденное столбом воздуха за 1 минуту над водой. Расстояние, пройденное воздухом за 1 минуту над сушей, уменьшилось (за счет трения) до 3/4 X. Следовательно, мы можем описать полукруг с центром в точке В и радиусом 3/4X. Линия из точки Р касается полукруга в точке Q. BQ дает направление перемещения столба воздуха над сушей.

Однако построение плана рефракции имеет небольшое практическое значение, так как на воздушный поток одновременно влияет много других факторов.

Рис. 83. Замедление одного края столба воздуха раньше другого вызывает рефракцию ветрового потока. Трение о поверхность суши уменьшило скорость ветра с 400 до 300 метров в минуту.

Следует отметить, что степень искривления воздушного потока за счет рефракции при ветре, более или менее перпендикулярном берегу, меньше, чем при его косом подходе. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при совместном рассмотрении рефракции и других факторов, влияющих на искривление воздушного потока.

Рефракция не проявляется (по крайней мере теоретически) до пересечения береговой линии, где начинает сказываться разница в скорости ветра над сушей и водой. Следовательно, при ветре на сушу влияние рефракции часто заметно настолько близко от берега, что не имеет практического значения для яхтсменов, но при береговом бризе этот эффект может быть полезен. Однако еще до рефракции некоторый поворот воздушного потока в направлении рефракции все-таки происходит.

Рис. 84. Построение диаграммы рефракции. Скорость ветра, равная над водой х, над сушей уменьшается до 3/4 х

Возвращение после рефракции

При ветре как на берег, так и с берега воздушный поток после искривления рефракцией неизбежно возвращается к своему первоначальному направлению. Это показано на рис. 81 и 82. Конечно, иногда на воздушный поток кроме рефракции влияют и другие факторы и их действие может препятствовать возвращению ветра к первоначальному направлению, но даже в этих случаях некоторый возврат все же отмечается.

Причиной возврата является трение между слоями воздуха, расположенными на различной высоте. Рефракция действует до сравнительно небольших высот, где ощущается замедляющее влияние трения о землю. На достаточно больших высотах трение о поверхность суши не влияет на ветер и рефракция не наблюдается, здесь возможно только незначительное изменение направления ветрового потока из-за трения между различными горизонтальными слоями воздуха.