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

Подавляющее большинство яхтсменов игнорируют ветры, возникшие в результате конвективной деятельности, но может наступить день, когда обычный ветер полностью стихнет — и тогда единственным помощником на дистанции будет дружественная струя вовлечения. В таких условиях знание происходящих процессов столь же важно, как и изучение явлений, описанных в предыдущих разделах.

В реальных условиях плавание при наличии конвективных струй вовлечения происходит в местах типа Египетских Горьких Озер или Нила, где вода окружена пылающим горячим песком и термики настолько выражены, что едва ли не видны глазом.[18] Такие наблюдения чрезвычайно интересны.

Можно привести другой интересный пример: большая акватория может оказать значительное влияние на температуру окружающего воздуха (даже в таком относительно умеренном климате, как в Англии). Так, после заполнения Чеддарского водохранилища около Бристоля средняя температура в окружающем районе упала примерно на 3 °C. Вода в этом водохранилище очень холодная, так как питают его главным образом подземные источники.

ГЛАВА 14. Порывы и штилевые пятна

В ветреный день каждый яхтсмен может наблюдать порывы, идущие к лодке по воде. Если на ветер влияют препятствия, то порывы могут подойти с любой стороны, год случайными углами относительно лодки. Однако в открытых районах эти небольшие столбы более быстрого воздуха перемещаются в направлении общего ветрового потока. Срывая белые барашки с гребней волн, они движутся по воде, оставляя на ней темные полосы.

Сказанное может показаться элементарным, так как это всего лишь толчки более сильного проходящего ветра. В действительности все не так просто. Как проходит порыв? Как он действует на окружающий воздух? Каковы свойства этих быстродвижущихся столбов воздуха, которые пробиваются через более медленный воздушный поток?

Происхождение порывов

Рис. 76. Изменение направления ветра при порыве, проходящем через медленно движущийся воздух

Мы уже говорили, что аналогии опасны, но с некоторыми оговорками можно лучше изучить явление, если представить порывы как твердое тело, прокладывающее дорогу через окружающий воздух. Будем и далее использовать аналогии и рассмотрим порыв как тупоносую баржу, прокладывающую себе путь вниз по реке, вместе с течением.

Что происходит у носа баржи? Она толкает перед собой в направлении движения некоторое количество воды. Создается носовая корабельная волна. Продолжать эту аналогию было бы затруднительно, но очевидно, что при стремительном прохождении более твердой массы быстродвижущегося воздуха некоторое количество более медленного воздуха толкается вперед и оттесняется в сторону.

Следовательно, сплошные препятствия не являются единственными помехами на пути воздуха. Медленно движущийся воздух оказывает такое же действие, с одной существенной разницей — ветер не может соединиться или проникнуть в оплошные препятствия, хотя в некоторой степени это происходит с такими препятствиями, как лес, который — является совокупностью сравнительно небольших сплошных препятствий. Таким образом, обычный ветер, без вихрей и термических восходящих потоков, дует примерно в одной горизонтальной плоскости, или параллельно поверхности моря или суши. Однако сильный порыв не обтекает препятствие, состоящее из медленно движущегося воздуха, а бесцеремонно сталкивает его с дороги.

На рис. 76 показано действие, которое может ощущаться на фронте порывистости. Более сильный ветер выталкивает медленно движущийся воздух в сторону порыва.

Изменение направления ветра на фронте порывистости

На практике это означает, что непосредственно перед подходом порыва к яхте возможно небольшое изменение направления ветра. Сам порыв может следовать в направлении общего ветрового потока, но за фронтом порывистости снова можно встретить воздушный поток, идущий под углом к генеральному направлению перемещения порыва. Мы вернемся к этому примеру позже.

Порывы, направленные вниз

Порывы часто бывают направлены вниз, к поверхности воды, с высокого берега или другого препятствия на наветренной стороне. При таком порыве вода, продвигаясь вперед по радиусам от центра, как бы выплескивается наружу. В этом случае опять происходит возмущение потока воздуха, но теперь уже из-за столкновения с поверхностью воды. Это явление показано на рис. 77.

Изменения направления ветра вблизи порыва

Стремление воздушного потока уходить от порыва под углом проявляется не только у его вершины, но и по краям. При этом поток отклоняется в наружную сторону. Более быстрый воздух замедляется к периферии порыва, где инерция более медленного общего потока воздействует на него, выталкивая в сторону. На рис. 78 показано, как это происходит.

Рис. 77. Расхождение воздуха при порыве, направленном вниз

Рис. 78. Более быстрый воздух на краю порыва направлен к медленно движущемуся воздуху

Характеристики штилевых пятен

Штилевые пятна являются зеркальным, отражением порывов.

Для упрощения можно рассмотреть штилевое пятно как почти неподвижный воздух, окруженный порывами более сильного ветра. Ветровой поток стремится к пятну со всех сторон, под углом к генеральному направлению его перемещения. Тенденция к заполнению неподвижного пятна проявляется, как с краев, так и с подветренной стороны, поэтому изменение направления ветра подтверждает близость штилевого пятна.

В этом случае не следует идти слишком круто к штилевому пятну, даже если ветер, направленный к спокойному району, заходит к корме. При всей заманчивости такого пути используйте изменение направления ветра с осторожностью и воспринимайте его скорее как предупреждение, а не подарок.

Порывы и вымпельный ветер

Влияние порывов на яхты зависит от их относительного положения и курса. Изучение этого влияния интересно и весьма запутанно. Необходимо принимать во внимание не только скорость и направление ветра на различных участках ветрового потока, но также и изменения скорости яхты, которые влияют на вымпельный ветер (см. главу 4).

Для последующего изложения важно понять явление вымпельного ветра. Читателю, которому нужно вспомнить об этом, следует обратиться к стр. 29.

Очень коротко вымпельный ветер можно определить как результирующий между истинным ветром, дующим над водой, и искусственным ветром, создаваемым движением лодки вперед. На рис. 79 направление и скорость истинного ветра показаны вектором XY, а искусственного ветра — XZ. Сумма этих двух ветров показана на рис. 80 линией ХО; это и есть вымпельный ветер, который в рассматриваемом примере сильнее и круче истинного ветра.

Вернемся к рис. 76, где изображен курс яхты, плывущей в крутой бейдевинд через вершину порыва. Различные зоны, через которые проходит яхта, пронумерованы. Для упрощения рассмотрим влияние порыва отдельно в каждой зоне.

Зона 1. Яхта без всяких трудностей плывет в общем ветровом потоке в крутой бейдевинд правого галса.

Зона 2. Яхта вошла в более сильный ветер, направленный ближе к носу. Это первое влияние края порыва, где более медленно движущийся воздух выталкивается в сторону.

Зона 3. Яхта в центре порыва. Ветер возвращается к направлению общего ветрового потока в зоне1, но теперь он существенно более сильный.

Зона 4. Выйдя к другой стороне порыва, ветер ослаб, хотя все еще сильнее, чем в зоне1, и направлен ближе к корме.

Зона 5. Ветер вышел к наружной стороне порыва, условия возвращаются к условиям зоны1.

Сказанное относится к истинному ветру. Как влияют порывы на наиболее важный для нас вымпельный ветер, который действует на паруса и перемещает яхту?

Рассмотрим достаточно типичную зону 1, где яхта плывет довольно круто к слабому и умеренному ветру. При входе в зону 2 ветер одновременно усиливается и становится круче. Из рис. 79 и 80 видно, что при внезапном усилении ветра отрезок XY удлиняется быстрее, чем XZ, так как для ускорения яхты требуется некоторое время.

Рис. 79

Рис. 80

В результате вымпельный ветер дует ближе к траверзу. В этом случае более крутой истинный ветер в зоне 2 может затушевываться более свободным направлением вымпельного ветра при увеличении его скорости. На легкой быстроускоряющейся яхте изменение направления ветра более заметно, чем на менее чувствительной. В последнем случае медленное ускорение с последующим поворотом вымпельного ветра к более полным курсам может в значительной степени маскировать заход истинного ветра к носу.

Когда яхта входит в зону 3, ветер опять поворачивает к первоначальному генеральному направлению и усиливается. Из-за воздействия усиливающегося истинного ветра вымпельный ветер будет более свободным, чем в зоне 1. Вероятно, широко известный и очень популярный «приводящий порыв» характерен при порывах, идущих параллельно генеральному ветровому потоку, а не под случайными углами.