Человек в воде

Поскольку с точки зрения гидравлики не имеет значения, движется ли тело в неподвижных слоях воды или вода обтекает неподвижное тело, появляется возможность в домашних условиях провести второй эксперимент. Воспользуемся той же наполненной ванной (или тазом). Опустив в воду ладонь лопаточкой, очень медленно сделаем горизонтальный гребок на такой же глубине, как и в предыдущем опыте. За рукой не возникнет заметных возмущений. Если сделать движение чуть быстрей, то обнаружится уже знакомая картина завихрений с вращающимися ямочками нд поверхности. Если гребок сделать сильно, то возникает интенсивная турбулентность. Отсюда напрашивается второй важный вывод: чем медленнее течение реки, тем меньше условий для возникновения турбулентностей, тем слабее перемешивание слоев жидкости, тем спокойнее может чувствовать себя плохо плавающий человек: водовороты здесь чрезвычайно слабы или совсем отсутствуют. Чем больше скорость течения, тем интенсивнее его турбулентность. Она возникает в реках от целого ряда причин: неровностей дна и берегов, поворотов русла, перепадов глубин, колебаний уровня воды, пульсации потока. Рассмотрим некоторые конкретные случаи.

Ниже того места, где берег подводным мысом вдается в русло реки, обязательно встречается участок стойкого вращательного движения воды, именуемый суводью, или уловом. Возникает суводь потому, что препятствие создает некоторый подпор воды с небольшой разницей между уровнями потока выше и ниже выступа. Отклоненные мысом струи огибают его и затем устремляются во впадину, образующуюся вследствие местного понижения уровня сразу за выступом. Так как турбулентность сопровождается возникновением вихрей, названных в народе вьюнами, то и в улове, являющемся типичным примером вихревого потока, происходит вращательное движение струй. Однако поступательный характер потока в целом сохраняется, и попавшие в улово плавающие предметы, совершив несколько вращений, уносятся течением дальше. Чем больше скорость потока, тем интенсивнее суводь. У правого берега вращение воды в суводи происходит по часовой стрелке, у левого – против (рис. 8).

Вдоль берега, ниже улова, а также за большими песчаными косами, вдающимися в русло, образуются участки с малыми скоростями течения.

Рис. 8. Схема образования суводи (в плане). Каменистый или трудно размываемый выступ берега отклоняет струю в сторону середины реки. При этом создается небольшая разница в прибрежных уровнях воды выше и ниже выступа. Струи обходят его и затем возвращаются к берегу, заполняя зону пониженного уровня. Ниже выступа в пределах суводи вода движется вдоль берега в обратном направлении, таким образом, в суводи происходит медленное вращательное движение воды.

Они называются тиховодами и отграничены от более быстрой части потока полосой пены или плавающего мусора: кусочков коры, мелких веток, обломков сучков. В зоне тиховода вдоль кромки берега можно отметить медленное движение плавающего на поверхности мусора в сторону, противоположную течению реки. Это связано с тем, что небольшая разница в уровнях, создающаяся по обе стороны от мыса, сохраняется еще на некотором протяжении и заполняется не только потоком, который сворачивает к берегу сразу за препятствием и образует улово, но и возвращающимися несколько ниже него струями, стремящимися нивелировать водную поверхность. Приближаясь против течения к месту интенсивного закручивания потока, плавающий мусор может быть снова вовлечен в струю у внешней границы тиховода и снова совершит круговую траекторию. В тиховодах иногда скапливается значительное количество мелкого плавника, плотно закрывающего поверхность воды на десятки метров.

На бурных реках попавшие в суводь плот или лодку может не только развернуть, но даже некоторое время покружить на месте, поскольку своими концами и плот, и лодка могут оказаться в разных потоках. С этой точки зрения для судоходства представляют определенную опасность любые участки водного пути, где есть потоки со значительными перепадами скоростей: пара сил, действующих на нос и корму судна в разных направлениях, способна отклонить его от курса и на некоторое время сделать неуправляемым. Однако человеку такие зоны ничем не грозят: он более подвижен и гибок, чем любое судно, и если бы, переплывая реку, попал в стремнину, то был бы только снесен течением вниз, но преодолел бы это расстояние, не испытав никаких затягиваний и кружений.