Евгений Коновалов - Ты — сильнее воды! Страница 7

Это были выдержки из недавних книг. Посмотрим, что же писалось о водоворотах в «прапраисточниках». В изданном в Петербурге в 1914 году «Самоучителе искусства правильно плавать» под названием «Современный пловец», автором которого являлся преподаватель плавания Пажеского Его Императорского Величества корпуса магистр плавания 1-й степени ротмистр А. Л. Носович, можно прочесть следующее: «У нас едва ли можно встретить настолько сильный водоворот, чтобы он мог представлять серьезную опасность. Но при половодье больших рек, в особенности, когда пловец уже ослабел, возможно появление таковых, которые могут представлять опасность.

Если пловец чувствует, что водоворот его осиливает, то лучше всего: а) лечь на спину, б) отдаться во власть воды, в) хладнокровно отдыхая, собраться с силами, г) в момент погружения в воронку водоворота набрать воздуха, как при нырянии, и, когда водоворот, втянув пловца в воду, ослабеет, выплывайте на поверхность в косом направлении и удаляйтесь от водоворота».

В отличие от своих последователей, которые развивали тезис о водоворотах главным образом в сторону устрашения и преувеличения их опасности, сам Носович наряду с ошибочными советами высказал мысль, которую я бы выделил как самую главную и ценную из всего, что говорится о водоворотах: «У нас едва ли можно встретить настолько сильный водоворот, чтобы он мог представлять серьезную опасность». Однако замечу попутно, что в зоне водоворота не место отдыхать и не время отдаваться во власть воды. Уж если пловцу выпал столь редкий жребий попасть в водоворот, то, конечно же, надо действовать хладнокровно, но не погружаться под воду и не уходить в «косом направлении». Но об этом подробнее в конце главы.

Еще большее огорчение вызывают дезинформация и путаные формулировки, встречающиеся в научно-популярной литературе. Так, в безусловно интересной и полезной для школьников «Занимательной физике» Я. И. Перельмана в статье «Отчего притягиваются корабли», где речь идет о принципе Бернулли, пишется буквально следующее: «Итак, притяжение кораблей обусловлено всасывающим действием текущей воды. Этим же объясняется и опасность быстрин для купающихся, всасывающее действие водоворотов. Можно вычислить, что течение воды в реке при умеренной скорости 1 м/с втягивает человеческое тело с силой 30 кг! Против такой силы нелегко устоять, особенно в воде, когда собственный вес нашего тела не помогает нам сохранять устойчивость…»

Но если бы это было так, то никто из плавающих в реках на расстоянии 30–50 метров от берега или осмелившихся заплыть на середину реки не вернулся бы из воды живым. Ибо скорость 1 метр в секунду есть 3,6 километра в час — приблизительная скорость течения большинства равнинных рек, а» например, максимальная сила тяги, которую при плавании кролем на груди способен развить мастер спорта, как показали исследования, достигает 22–22,5 килограмма. Причем у пловцов второго разряда зафиксированы соответственно величины лишь в 9—10 кг. Куда уж тут второразрядникам: мастера спорта и те не смогли бы сопротивляться «всасыванию текущей воды» с силой 30 кг.

Трудно сказать, по каким формулам производился расчет всасывающей силы воды (термин, кстати, совершенно неудачный), но тезис о втягивании в водоворот, в быстрины не выдерживает никакой критики. А ведь не исключено, что в таком вот виде эта «истина» преподносится и на уроках физики, когда для более углубленной проработки материала учителя привлекают дополнительные пособия или адресуют ребят к научно-популярной литературе. Скольким же поколениям любознательных школьников за полстолетия удалось внушить, что «текущая вода всасывает человека»!

Однако вернемся к письмам. Вы заметили, что их авторы почти единодушны: тянет! Но ведь это те, кто не задавался целью трезво проверить, кто с младых ногтей считает: водовороты есть всюду, и они опасны. А кто сознательно заплывал, чтобы испытать на себе их действие— за быки мостов, в крутящиеся струи, в стремнины на быстрых реках, — утверждает: «Не тянет». Пишет женщина, ветеринарный врач по профессии: «Воронки я тоже старалась испытать. На реке Селенге во время ливней вода несется с огромной скоростью, на ее поверхности хорошо видны всякие воронки, завихрении. И сколько бы я ни заплывала, ни одна воронка не могла меня втянуть в себя…»

Так все-таки тянет или не тянет? Давайте сообща разбираться. Движется ли тело в неподвижной воде или вода обтекает недвижимое тело, в аэрогидродинамике не имеет значения. (Например, авиаконструкторы закрепленные модели будущих самолетов «продувают» в аэродинамической трубе.) Это позволяет в домашних условиях провести простые опыты. Налив воды в таз или ванну, погрузите руку на глубину 8—10 см и выполните под водой плавный горизонтальный гребок сомкнутыми пальцами. Вы увидите, что над рукой создается зона перемешивания с крохотными вращающимися на поверхности ямочками-кнопками. Первый вывод, который вы вправе сделать как исследователи: при возмущении слоев вода в силу текучести образует вращающиеся вихри. В стоячей воде они вскоре успокаиваются, а в текучей стихают по мере удаления от очага возмущений.

Рождение вихря приводит к тому, что центробежная сила отжимает воду в стороны от мимолетно существующей оси вращения… В слабом вихре или при тихом течении на поверхности образуются ямки; при быстром течении могут возникать воронки до нескольких десятков сантиметров (их называют еще «вьюнами»). Закручивающиеся вихри при сильном гребке веслами хорошо видны в безветренный вечер или утро, когда лодка движется по зеркальной воде и ее след за кормой отмечен двумя рядами долго не исчезающих воронок.

Опыт второй. Опустите ладонь ребром на ту же глубину и сделайте очень плавный гребок. За рукой не возникает заметных возмущений. Чуть быстрей движение — и обнаруживается знакомая картина завихрений. При сильном гребке возникает интенсивная турбулентность. Отсюда напрашивается второй вывод: чем медленней течение, тем слабее перемешивание слоев. И наоборот: чем больше скорость, тем интенсивнее вихреобразование. Гидрологи обнаруживают турбулентное движение во всех текучих водоемах, что вызвано неровностями дна и берегов, поворотами русла, перепадами глубин, колебаниями уровня воды, пульсациями потока.

Наконец, о тех воронках, которые действительно затягивают. Впервые мы встречаемся с ними в миниатюре, выпуская воду из ванны, в раковине: видно вращательное течение жидкости с уходящей к сливному отверстию конусовидной воздушной полостью. Вихревые воронки возникают главным образом потому, что жидкость к сливному отверстию устремляется с разных сторон с разными скоростями, что обусловлено несимметричным расположением сливного отверстия, формой дна, стенок, неровностей на них. Неравномерность подхода жидкости создает закручивающий момент, возникает стойкое вращательное движение. При этом, чем ближе к центру вихря, тем больше скорость вращения.

С возрастанием скорости центробежные силы, отбрасывающие жидкость к периферии, начинают превышать силы гидростатического давления. Цельность жидкости с этого момента нарушается, происходит прорыв воздуха, образуется «воздушный шнур» воронки вдоль «оси» вращения, который более широк в верхней своей части.

Воронкообразование в жидкости со свободной поверхностью — так называют этот процесс специалисты — наблюдается там, где происходит сток воды, например о ванне; когда создается разница уровней по обе стороны от подпора при сбросе воды— в камерах шлюза, в верхнем бьефе строящейся ГЭС при пропуске ее через донные водосбросы плотины. Кстати, в гидротехнике воронкообразования стремятся не допустить, ибо прорыв воздуха в воронку снижает пропускную способность водослива,

Теоретически подковавшись, обсудим теперь критично то, что излагается в некоторых письмах. В одном из них приводится мнение, будто в реках есть участки русла, где вода устремляется в подземный рукав, образуя начало глубинной реки. Там-де и могут возникать воронки, затягивающие людей. Да и как, в самом деле, мыслить иначе, если газетные страницы, извещая об успехах буровиков в изыскательских партиях, пестрят броскими заголовками: «Двухэтажная река», «Река под рекой»… Как тут не поверить в воронки?

Выражения «подземная река» пли «подземное море» не следует понимать буквально. В таких случаях речь идет о мощных по толщине или огромных по протяженности водоносных пластах, породах, поры и щели которых заполнены водой. В силу геологических условий она может находиться под большим давлением, поэтому скважины выбрасывают на поверхность фонтаны пресной или минерализованной воды.

«Подземные реки» не возникают путем разветвления русла на наземную и глубинную части, как раздваиваются тоннели метрополитена. Подземные воды существуют независимо от поверхностных рек и могут располагаться на различной глубине в несколько водоносных этажей. Лишь верхний из них — горизонт грунтовых вод — связан с реками, питая их. Уровень воды равнинных рек, в свою очередь, может поддерживать горизонт почвенных вод. Однако этот взаимообмен не происходит через устья типа колодцев или горловин «скрытых» рек, а осуществляется путем фильтрации. В пределах Советского Союза есть реки, никуда не впадающие. Однако и они не уходят под землю, а расходуются на орошение или пересыхают и теряются в песках.