Как в океане образуются брызги?

Ученые выделяют три способа образования брызг, которые были обнаружены в ходе наблюдения за штормом.

Что такое брызги?

Брызги — это капельки, которые оторвались от поверхности воды и движутся в воздушном потоке, объясняет кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией ИПФ РАН Даниил Сергеев.

«При этом капли размером вплоть до нескольких микрон (единица измерения длины, равна одной миллионной доле метра. — прим. Ред.) полностью вовлекаются в воздушный поток и уносятся ветром, формируя морской аэрозоль, а крупные могут упасть обратно в воду», — уточнил эксперт.

Нажмите для увеличения.

Как образуются брызги?

Ученые выделяют несколько механизмов образования брызг, которые были обнаружены в процессе натурных наблюдений и лабораторных экспериментов.

«Первый из них, наиболее известный, — это всплытие подводных пузырьков. При обрушении волн воздух вовлекается под воду, образуя пузырьки. Затем они всплывают, тонкая пленка пузырька лопается и образует мелкие брызги. Другой механизм именуется в научной литературе liquid ligaments или liquid filaments (в пер. с англ. "жидкие нити"). Это когда из поверхности воды "вытягивается" струйка длиной в несколько сантиметров и толщиной порядка миллиметра, и от утолщения на ее кончике отрывается одна-две крупные капли. Она как бы вытягивается и выстреливает», — объясняет Даниил Сергеев.

Третий механизм — bag-breakup (в пер. с англ. «разрыв сумки») — ученый РАН называет основным, так как он объединил в себе черты двух предыдущих.

«Мы дали ему более благозвучное название: механизм дробления типа "парашют". Суть в следующем: во время обрушения волн при больших скоростях на поверхности океана образуются небольшие выступы, они начинают раздуваться ветром в небольшие "паруса-парашюты" — тонкую пленку в виде купола, которая по краям окружена более толстым ободком. При достижении определенных критических размеров сначала лопается тонкая пленка купола, образуя мелкие брызги, а затем ободок распадается на несколько крупных капель», — рассказал Сергеев.

Какие факторы влияют на образование брызг?

Главную роль в образовании брызг играет ветер. Чем он сильнее, тем интенсивнее обрушаются волны, которые способствуют появлению брызг, поясняет Сергеев.

«Именно во время штормовых условий интенсивно образуются брызги. Однако наряду со скоростью ветра важен и разгон волны. Чем дольше волна взаимодействует с ветром, тем выше вероятность обрушения гребня и образования брызг», — рассказал эксперт.

Брызги и морская пена — это одно и то же?

Оба этих явления объединяет то, что они зачастую образуются при интенсивном обрушении волн в штормовых условиях. Но морская пена — это слипшиеся между собой пузырьки на поверхности воды, которые не успели лопнуть. А брызги — это уже оторвавшиеся от поверхности воды капли, пояснил ученый.

Как ученые изучают образование брызг?

Из-за сложных натурных исследований российские ученые моделируют процессы образования брызг лабораторно. В ИПФ РАН Нижнего Новгорода работает Высокоскоростной ветроволновой термостратифицированный бассейн. Эта сложная установка может воссоздать условия не только легкого бриза, но и разрушительного урагана со скоростью ветра до 65 м/с. О том, как проходят исследования, Даниил Сергеев рассказал АиФ.ru.

«На сегодняшний день одна из ключевых задач при построении таких моделей — понять, к каким параметрам пограничного слоя атмосферы и океана необходимо привязать характеристики генерации брызг: к скорости ветра или параметрам волнения? Наша идея — привязать это к обрушениям волн, площади моря, покрытого пеной, так называемыми "барашками", ведь именно в этих областях и происходит активная генерация брызг. Сейчас, исследовав механизмы генерации брызг, приступаем к изучению того, как эти процессы влияют на рассеяние микроволнового излучения. Полученные результаты будут большим подспорьем для развития методов оперативного мониторинга состояния окружающей среды в пограничных слоях атмосферы и океана», — отметил Сергеев.