История открытия
В августе 1893 года норвежский исследователь Фритьоф Нансен столкнулся с необычным явлением, проплывая в арктических водах к северу от Сибири, рядом с архипелагом Норденшельда. Его корабль «Фрам» резко замедлился из‑за некой загадочной силы, почти лишив его возможности маневрировать и, тем более, развивать обычную скорость.
Что такое «мертвая вода»?
Почему судно может неожиданно терять скорость или даже останавливаться, хотя двигатели работают исправно? Нансен впервые зафиксировал этот эффект в 1893 году, а в 1904 году шведский физик‑океанограф Вагн Вальфрид Экман экспериментально описал его, однако природа явления оставалась неизвестной.
Новое объяснение
Междисциплинарная команда учёных из CNRS и Университета Пуатье впервые раскрыла механизм «мертвой воды». Они показали, что изменения скорости судов, попавших в такие условия, вызываются внутренними волнами, которые образуют «волну‑конвейер», заставляющую корабль перемещаться туда‑сюда.
Эксперимент Экмана
В 1904 году Вагн Экман в лаборатории продемонстрировал, что волны, формирующиеся на границе между солёной и пресной водой, создают дополнительное сопротивление, замедляющее судно.
Два типа сопротивления
«Мертвая вода» наблюдается во всех морях и океанах, где встречаются слои воды разной плотности (из‑за различий в солёности или температуре). Учёные выделяют два связанных явления:
- Сопротивление Нансена – постоянное, аномально низкое ускорение судна.
- Сопротивление Экмана – колебания скорости, характерные для «запертых» кораблей.
Современные исследования
Физики, специалисты по гидродинамике и математики из Института Pprime (CNRS) и Лаборатории математики и приложений (CNRS/Университет Пуатье) применили классификацию внутренних волн и субпиксельный анализ экспериментальных снимков – первый такой подход.
Что выяснили учёные
Они доказали, что колебания скорости обусловлены генерацией специфических волн, которые действуют как «волну‑конвейер». Наблюдения Нансена и Экмана также согласованы: режим колебаний Экмана оказывается временным, после чего корабль «вырывается» и переходит к постоянной скорости, описанной Нансеном.
Связь с битвой при Акции
Исследование является частью крупного проекта, посвящённого тайнам битвы при Акции (2 сентября 31 г. до н.э.), где флот Марка Антонио и Клеопатры был разгромлен более слабым флотом Октавиана. Учёные задаются вопросом, могла ли узкая, фьордоподобная бухта Акции создать условия «мертвой воды», задержав и ослабив египетско‑римские корабли.
Новая гипотеза
Теперь у историков есть альтернативное объяснение этой решающей поражения, которое в античных источниках связывали с прилипающими к корпусу рыболовными рыбками‑припадками (реморами).
