Учет течений и приливов на Белом море. Атлас течений Белого моря.

атлас течений белого моряУважаемые друзья, по многочисленным просьбам путешественников яхтсменов, выкладываем скан атласа течений Белого моря. Атлас старенький, но тем не менее в гонках мы им успешно пользуемся. Ссылка для скачивания атласа течений Белого моря. Как пользоваться атласом течений Белого моря Вы можете ознакомившись со статьей Юрия Рыбакова опубликованной в 2011 году в  журнале "Люди ветра" и приведенной ниже.

Скачать атлас течений Белого моря ЗДЕСЬ

Учитываем течения

Текст: Юрий Рыбаков

Среди поморов еще в XVI в. были распространены путеводители для хождения по морю: уставы морские,  морские урядники, книги морского ходу. Как писал Б. Щергин, «в этих «морских уставцах», «указцах» обсказаны корабельные маршруты из Белого моря во все концы Студеного океана, на запад, в Скандинавию, и «во всток», к Новой Земле и Печоре. Практическая часть этих манускриптов вполне соответствует печатным лоциям нашего времени... Путеводительную часть старопоморской лоции сопровождали иногда «особые статьи» о природе ветров, о распорядке приливо-отливных течений, весьма сложных в Белом море, о том, как предугадать погоду по цвету морской воды, по оттенку неба, по движению и по форме облаков».

 

Современные программы подготовки судоводителей – теоретические программы клубов,  ГИМС, RYAIYT, теперь вот «Минтранс» – посвящают  достаточно большую часть  курса изучению учета  дрейфа,  возникающего как вследствие ветра  и сноса, так и под действием течения.

Рассмотрим один из способов нахождения судна в акваториях,  подверженных  сильному действию приливо-отливных вод.  Как известно, течение – это перемещение массы воды, характеризуемое направлением и скоростью.

Классификация течений.

МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ
По силам их вызывающим градиентные, возникающие из-за разности уровня или  плотности воды в разных районах одного или нескольких соединяющихся водных объектов
сгонно-нагонные, обусловленные воздействиями  ветровых условий,
бароградиентные,  возникающие из-за разности давлений атмосферы над различными районами водоема,
сточные, под воздействием речного стока в морской водоем
плотностные,  при разности в плотности различных слоев воды (могут быть вертикального, а не поверхностного характера)
приливо-отливные течения
По устойчивости постоянные
периодические
временные (непериодические)
По глубине расположения поверхностные ( 0 -15 метров)
глубинные
придонные
По физико- химическим свойствам воды теплые и холодные
соленые и распресненные

 

Для определения направления и скорости течения существуют различные лоции, пособия, таблицы, атласы, карты и т.п. Следует отметить, что они не обеспечивают судоводителя точными данными, поэтому к таким сведениям  следует относиться критически. Поэтому особое внимание при планировании маршрута следует уделить учету течений и слежению за ними.

Преподаваемый на курсах и достаточно простой теоретический  учет сноса под действием  постоянного, не изменяющегося по времени, течения  вычисляется просто.

Отклонение линии пути от (ПУβ) от направления истинного курса (ИК), возникающее под воздействием на судно течения, называется углом сноса (β)

β = ПУβ – КУ

ПУβ =β+ КУ

При этом при воздействии течения в левый борт угол сноса имеет знак «+», если в правый борт знак «-».

Направление течения получает свое название по той точке горизонта, к которой оно движется, например, на северо-запад, на 105° и т. д. Это хорошо выражается мнемоническим правилом: «течение идет из компаса». Направление течения принято показывать в градусах, а иногда — в румбах. Скорость течения выражают в узлах (числом миль в час), или в кабельтовых в час, или в метрах в секунду. В различных районах Мирового океана скорости течений могут колебаться от 0,3—0,5 до 4—5 и более миль в час (уз).

Перемещения судна, происходящие под воздействием собственных движителей, а также под влиянием ветра, совершаются относительно воды. Но так как вода сама перемещается в определенном направлении с определенной скоростью, то абсолютное перемещение корабля, т.е. его перемещение относительно берега, дна моря и навигационных опасностей, является результатом векторного сложения двух движений: движения корабля Vл относительно воды и движения vT самой воды: V = Vл + vT

Фактическое перемещение судна происходит по линии АС, которая называется линией пути (рисунок слева). Задача учета течения сводится к «решению треугольника АВС», в котором:  Vл (вектор скорости перемещения корабля относительно воды (скорость по лагу или по оборотам); при отсутствии дрейфа он направлен вдоль диаметральной плоскости корабля, т. е. по курсу;  vT ( вектор скорости течения); V (вектор скорости абсолютного перемещения судна относительно земной поверхности).

Этот треугольник носит название навигационного треугольника или треугольника скоростей. Вектор V иногда называют вектором истинной скорости, но правильнее называть его вектором путевой скорости, а его абсолютную величину путевой скоростью, подчеркивая тем самым, что речь идет о скорости перемещения корабля по линии пути и что вследствие возможных ошибок в учете течения она может быть весьма далека от истинной.

Вместо навигационного треугольника часто используется подобный ему треугольник перемещений АЕF (см. рисунок), в котором:  Vл * t = Sл (расстояние, пройденное кораблем относительно воды по лагу; при отсутствии дрейфа оно прокладывается всегда по линии курса;   vT * t = sт (перемещение водной среды, относительно которой лагом измеряется пройденное кораблем расстояние); Vл * t + vT * t = S (абсолютное перемещение судна  относительно земной поверхности, дна моря, навигационных опасностей; оно происходит по линии пути).

При расчетах сноса (воздействие течения) и записях за направление течения в градусах от 0 до 360 или в румбах принимается направление, по которому перемещается масса воды (течение из компаса), в отличие от учета дрейфа (воздействие ветра), где за направление ветра принимается направление, из которого движутся воздушные массы (ветер в компас).

Условия данной задачи достаточно идеализированы, т.е. мы уже знаем направление течения в указанном районе и его скорость и принимаем эти величина как постоянные. Такое решение подойдет для расчета постоянных течений,  большинство яхтсменов встречается с такими условиями крайне -редко, как правило, в океанских условиях вдали от берега, например, при пересечении Гольфстрима.

Навигационные условия наиболее привлекательных  для яхтинга и парусного спорта морских регионов резко отличаются от этой идеализированной постановки задачи. Часть этих интереснейших регионов находятся в зоне действия приливо-отливных вод.

Особенности учета приливо-отливного течения при графическом счислении состоят в следующем. Направление и скорость приливо-отливного течения меняются от места к месту, а также с течением времени в каждой точке моря. Эта особенность приливо-отливного течения по сравнению с течением постоянным вызывает необходимость применения особого способа его учета при счислении. В открытом море приливо-отливные течения характеризуются малыми скоростями, замкнутыми орбитами и повторением циклов перемещений масс воды, а потому, как правило, в счислении не учитываются.

Вблизи берегов приливо-отливные течения могут достигать скорости 4—6, а в некоторых местах и 8—10 уз. Поэтому они непременно должны учитываться в счислении. Сущность способов решения задач по учету приливно-отливных течений состоит в том, что с помощью карт или других пособий находят элементы приливо-отливного течения vт, Кт, принимают их постоянными на протяжении определенного промежутка времени плавания (например, в течение одного часа) и учитывают при графическом счислении, как это изложено выше. Для второго часа плавания находят и учитывают новые значения элементов приливо-отливного течения, для третьего также повторяют этот процесс и т. д.

Таким образом, если уметь находить элементы приливо-отливного течения на каждый час плавания, то решение последних будет сведено к уже изложенным выше способам решения задач учета постоянного течения. Для отыскания элементов приливо-отливного течения при решении первой задачи на карте прокладывается линия истинного курса (линия АЕ, рисунок второй сверху), соответствующая плаванию заданной скоростью хода за один час времени. Для начала А и конца Е этой линии выбираются элементы приливного течения: для первой точки А — на начальный момент Т1 плавания, для второй точки Е — на момент Т2 = Т1 +1 ч. Полученные элементы течения усредняются, и это усредненное значение принимается и учитывается в счислении как постоянное в течение часа плавания. Для следующего часа плавания все действия повторяются.

Если элементы течения от места к месту или с течением времени резко меняются, продолжительность плавания одним курсом можно уменьшить до 30— 40 мин. Кроме того, для уточнения усредненных элементов течения после первого построения навигационного треугольника за вторую точку, для которой выбираются элементы течения, следует считать не конец отрезка линии курса — точку Е, а конец отрезка найденной линии пути за тот же час плавания, т. е. точку F. С этими новыми данными нужно повторить осреднение элементов течения и построение навигационного треугольника.

 

Сущность приливов

Под влиянием притяжения Луны и Солнца происходят периодические поднятия и опускания поверхности морей и океанов – приливы и отливы. Частицы воды совершают при этом  вертикальные и горизонтальные движения. Наибольшие приливы наблюдаются в дни сизигий (новолуний и полнолуний), наименьшие (квадратурные) совпадают с первой и последней четвертями Луны. Между сизигиями и квадратурами амплитуды приливов могут изменяться в 2,7 раза.

Вследствие изменения расстояния между Землей и Луной, приливообразующая сила Луны в течение месяца может изменяться на 40%, изменение приливообразующей силы Солнца за год составляет лишь 10%. Лунные приливы в 2,17 раза превышают по силе солнечные.

Основной период приливов полусуточный. Приливы с такой периодичностью преобладают в Мировом океане. Наблюдаются также приливы суточные и смешанные. Характеристики смешанных приливов изменяются в течение месяца в зависимости от склонения Луны.

В открытом море подъем водной поверхности во время прилива не превышает одного метра. Значительно большей величины приливы достигают в устьях рек, проливах и в постепенно суживающихся заливах с извилистой береговой линией. Наибольшей величины приливы достигают в заливе Фанди (Атлантическое побережье Канады). У порта Монктон в этом заливе уровень воды во время прилива поднимается на 19,6 м. В Англии, в устье реки Северн, впадающей в Бристольский залив, наибольшая высота прилива составляет 16,3 м. На Атлантическом побережье Франции, у Гранвиля, прилив достигает высоты 14,7 м, а в районе Сен-Мало до 14 м. Во внутренних морях приливы незначительны. Так, в Финском заливе, вблизи Ленинграда, величина прилива не превышает 4...5 см, в Черном море, у Трапезунда, доходит до 8 см.

Поднятия и опускания водной поверхности во время приливов и отливов сопровождаются горизонтальными приливо-отливными течениями. Скорость этих течений во время сизигий в два-три раза больше, чем во время квадратур. Приливные течения в моменты наибольших скоростей называют «живой водой». При отливах на пологих берегах морей может происходить обнажение дна на расстоянии в несколько километров по перпендикуляру к береговой линии. Рыбаки Терского побережья Белого моря и полуострова Новая Шотландия в Канаде используют это обстоятельство при ловле рыбы. Перед приливом они устанавливают на пологом берегу сети, а после спада воды подъезжают к сетям на телегах и собирают попавшую в них рыбу.

Когда время прохождения приливной волны по заливу совпадает с периодом колебаний приливообразующей силы, возникает явление резонанса, и амплитуда колебаний водной поверхности сильно возрастает. Подобное явление наблюдается, например, в Кандалакшском заливе Белого моря.

В устьях рек приливные волны распространяются вверх по течению, уменьшают скорость течения и могут изменить его направление на противоположное. На Северной Двине действие прилива сказывается на расстоянии до 200 км от устья вверх по реке, на Амазонке – на расстоянии до 1 400 км. На некоторых реках (Северн и Трент в Англии, Сена и Орне во Франции, Амазонка в Бразилии) приливное течение создает крутую волну высотой два-пять метров, которая распространяется вверх по реке со скоростью 7 м/сек. За первой волной может следовать несколько волн меньших размеров. По мере продвижения вверх волны постепенно ослабевают, при встрече с отмелями и преградами они с шумом дробятся и пенятся. Явление это в Англии называется бор, во Франции маскаре, в Бразилии поророка.

Приливо-отливные течения в морях и океанах распространяются на значительно большие глубины, чем течения ветровые. Это способствует лучшему перемешиванию воды и задерживает образование льда на ее свободной поверхности. В северных морях благодаря трению приливной волны о нижнюю поверхность ледяного покрова происходит уменьшение интенсивности приливо-отливных течений. Поэтому зимой в северных широтах приливы имеют меньшую высоту, чем летом. Эти и другие интересные сведения можно почерпнуть в книге Арабаджи В. И. Загадки простой воды. М.: «Знание», 1973.

 

Практический пример

В России знание  учета приливо-отливных течений особенно пригодиться при хождении в Белом, Баренцево морям и на Дальнем Востоке. Рассмотрим учет приливо-отливных течений на примере Белого моря, а именно, рассмотрим практический пример учета приливов и отливов при участии крейсерской яхты полутонного класса в Соловецкой регате крейсерских яхт. Маршрут гонки круговой, наиболее интересный и динамичный, вокруг архипелага. С постоянно меняющимися ветрами и сильными течениями и потрясающей красоты видами.

Для решения задачи нам потребуются: лоция Белого моря, атлас течений Белого моря, таблица приливов и отливов по острову Сосновец, карты навигационные Белого моря. Лоция даст общее описание  гидро-метеорологического режима, навигационные опасности и ориентиры, по атласу течений мы выясним  направление и скорость течения в необходимой точке на необходимое время, по таблице приливов и отливов по острову Сосновец определим необходимые периоды времени для пользования атласом по «водяным часам». Необходимость навигационных карт вопросов не вызывает.

Инструкция по пользованию атласом течений и водными часами приводится в самом его начале и описана достаточно подробно. Повторять ее в данной статье не имеет особого смысла. В атласе нанесенные на карту схему стрелки указывают направление течения в градусах (написаны над стрелкой) и суммарную скорость постоянного и приливного  течения в десятых узла (под стрелкой) в квадратуру, межень (промежуток), сизигию.

Например:

90

12-14-21

Такая запись обозначает, что в данном месте в данное время по водяным часам, направление течения будет  90 градусов и в квадратуру имеет скорость 1.2 узла, в межень (промежуток) 1.4 узла и в сизигию 2.1 узла.

Работа штурмана по планированию перехода начинается задолго до старта, но если она сделана вовремя и качественно, существенно поможет улучшить гоночный результат.  В условиях короткой гонки и при наличии сильного влияния на течения «местных» навигационных факторов, переменчивости направления ветра и прочих погрешностей,  учитывать направления до градуса не имеет смысла.  Рулевому в данном случае важно знать помогает или тормозит яхту течение, т.е. характер сноса относительно генерального курса. Поэтому при планировании гонки учитываются только направления основных и четвертных румбов.

Перед планированием  влияния течений наносим на карту в соответствии с гоночной инструкцией генеральный курс, которого предполагаем придерживаться. И определяем точки поворота, разбивая маршрут на отрезки. (см. схему определения путевых расчетных точек).

Определение путевых расчетных точек.

 

 

При разработке плана гонки мы выделили  несколько важных точек. Точки поворота (.)2 – (.)10 и точка (.)1 – Старт и финиш, для этих точек нам наиболее важно знать направление и скорость течений. Из таблицы приливов и отливов по острову Сосновец на текущую дату определяем время наступления прилива у острова Сосновец. В данном случае для примера возьмем 20 июля 2007 года (дата, когда проводилась реальная гонка по данному маршруту). Для этого мы используем либо непосредственно официальные таблицы приливов и отливов, либо программу расчетов WXTide32 (на свой страх и риск).

Из программы получили:

Friday 2007-07-20 Sunrise 23:05 UTC, Sunset 19:37 UTC Moonrise  8:31 UTC, Moonset 18:53 UTC High Tide:   1:00 UTC   3.71 Low Tide:   6:55 UTC   1.1 High Tide:  13:03 UTC   3.96 Low Tide:  19:27 UTC   0.85

Заметим, что на борту используем  Московское время, а  программа расчетов приводит время по Гринвичу, поэтому данные, для удобства пользования, нужно перевести на время Московское. По Гринвичу мы получили время наступления прилива  на 20 июля 2007 года у острова Сосновец: 1 час 00 минут, и 13 час. 03 минут UTС. По Москве это будет +03:00 UTC , т.е. 4 часа 00 минут 20.07.2007  и 16  часов 03 минуты  21.07.2007.  Эти числа мы и будем учитывать в расчетах.

Для удобства планирования гонки составляем таблицу вероятных течений, исходя  из того что расстояние между интересующими нами точек, их координаты нам известны, скорость движения нашей яхты мы можем предположить, а время старта нам известно из гоночной инструкции, в нашем случае 10.00  - 20.07.2007, и  маловероятно может быть изменено.

Список путевых точек.

 

Таблицу вероятностного определения направлений течений составляем исходя из 4 часа 00 минут Msk и 16  часов 03 минуты Msk полной воды у острова Сосновец.  Согласно фазе луны (берем из GPS или таблиц) на текущую дату наблюдается «промежуток», поэтому с атласа снимаем среднее значение под стрелкой. Направления течений из градусов переводим к ближайшему четвертному или основному румбу.

Расчет вероятностей суммарных течений.

Точка Координаты Расстояние от предыдущей путевой точки в морских милях Вероятностное время подхода к путевой точке Направление в и скорость течения в узлах у путевой точки
(.)1 Старт 6500, 728 N 35035,407 E 0.000 10.00 Старт. Const(6:00 после полной воды у о. Сосновециспользуем КартуVI часов  после П.В. атласа течений) 170 градуса, S0.9 узла
(.)2 6456, 863 N35037,917 E 4.025 10:30 (5.30  до  полной воды у о. Сосновециспользуем КартуIV 1\4 часа  до и после П.В. атласа течений) 168 градусов,S, 0.9 узла
11:00 (5:00 до  полной воды у острова Сосновец, используем КартуV часов   до П.В.) 170 градусов,S, 1.0 узла
12:00 (4:00 часа до  полной воды у острова Сосновец, используем КартуIV часов  до  П.В.) 165 градусов,S, 1.0 узла
(.)3 6456, 229 N35045,272 E 3.196 11:00 (5:00 до  полной воды у острова Сосновец, используем КартуIV часов   до П.В.) 170 градусов,S, 1.0 узла
12:00 (4:00 часа до  полной воды у острова Сосновец, используем КартуIV часов  до  П.В.) 165 градусов,SE, 1.0 узла
13:00 (3:00 до  полной воды у острова Сосновец, используем КартуIII часа  до П.В.) 155 градусов,SE, 0.7 узла
14:00 (2:00 до полной воды у острова Сосновец, используем КартуII часа до П.В) 34  градуса,NE,  0.6 узла
АНАЛОГИЧНЫЙ РАСЧЕТ ВЫПОЛНЯЕМ ДЛЯ ОСТАЛЬНЫХ ПУТЕВЫХ ТОЧЕК
(.)4 6458, 859 N36006,446 E 9.391    
   
   
   
   
(.)5 6506350 N 36018,007 E 8.981    
   
   
   
   
(.)6 6509619 N 36017,911 E 3.283    
   
   
   
   
(.)7 6512025 N 35059,661 E 8.073    
   
   
   
   
(.)8 6511407 N 35042,706 E 7.179    
   
   
   
   
(.)9 6509007 N 35029,904 E 5.919    
   
   
   
   
(.)10 6459075 N 35027,058 E 10.048    
   
   
   
   
(.)1 Финиш 6500, 728 N 35035,407 E 3.917    
   
   
   
   

 

Вручную выполнять эти вычисления перед гонкой конечно «муторно» и долго, но оно стоит того. Теперь у вас есть составленная  в спокойной обстановке таблица распределения течений по времени дистанции, и в каком бы месте дистанции вы не находились, рулевой штурман без выполнения  долгих расчетов и потери времени сообщит: «попутка», «борт» , «морда», «скула», «раковина» левого или правого порта, что даст  вашему экипажу определенное преимущество перед соперниками, которые таких расчетов предварительно не выполнили и гоняют по «факту». У вас же появилась дополнительная возможность скорректировать тактику и стратегию гонки чуть  раньше, быстрее и точнее соперников.

Стоит добавить, что на  одном из этапов  Соловецкой регаты 2007 прошедшего по именно этому рассмотренному маршруту экипаж яхты «Белая ночь» занял первое место, применяя приведенную выше методику и таблицу расчета вероятностей суммарных течений в районе соревнований.

Мертвая вода

Еще большее сопротивление движению наблюдается в районе «мертвой воды». Вот как описывает это явление Ф. Нансен в книге «Фрам» в полярном море»: «Судно «Фрам» попало в зону «мертвой воды» и, несмотря на форсированную работу машин, почти не двигалось с места. Оно будто тащило всю воду за собой. Своеобразное явление эта «мертвая вода». Для изучения его представился здесь лучший случай, чем мы хотели бы. Встречается оно, по-видимому, лишь там, где слой пресной или сильно распресненной воды лежит поверх соленой морской воды. Пресная вода увлекается судном, и оно скользит по тяжелой соленой воде, как по твердой подстилке. Разница в солености этих слоев очень велика. Так, например, вода, взятая с поверхности, вполне пригодна для питья, а вода, поступавшая через кингстон, настолько солона, что не годилась даже для котла. Что мы ни делали, чтобы выбраться из «мертвой воды», – круто поворачивали судно, лавировали, описывали полный круг – все напрасно. Лишь только машина переставала работать, судно тотчас же останавливалось, точно схваченное чем-то за корму».

«Мертвая вода» может наблюдаться при тихой погоде на небольшом участке акватории в районе таяния ледников, айсбергов или ископаемых льдов, в местах интенсивного выпадения осадков и в устьях впадающих в море рек, когда морская вода покрывается слоем воды пресной. Сопротивление движению корабля в «мертвой воде» возникает благодаря внутренним волнам на поверхности раздела между соленой и пресной водой, на образование которых затрачивается значительная часть энергии силовой установки. Сопротивление это зависит от скорости движения корабля и может в девять раз превышать сопротивление движению в нормальной воде. Кроме того, оно возрастает с приближением толщины пресного слоя к осадке корабля и с увеличением разности плотностей соленой и пресной воды.

Чупинский морской яхт-клуб 2013 Яндекс.Метрика