Сообщение на тему водоворот на земле и в космосе
Обновлено: 04.07.2024
Пресная вода циркулирует из океана в воздух, из облаков в реки и обратно в океаны. Это постоянное перемещение может создать у нас иллюзию уверенности. Пресная вода всегда будет идти из крана. Не так ли?
К сожалению, это не гарантировано. Изменение климата приводит к изменению круговорота воды на суше: более сухие районы становятся еще более сухими, а влажные - еще более влажными.
Наше исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, показало, что круговорот воды меняется быстрее, чем мы думали, судя по изменениям в океанах.
Этот тревожный вывод подчеркивает все более насущную необходимость прекратить выбросы газов, нагревающих атмосферу, прежде чем водный цикл изменится до неузнаваемости.
Если это звучит серьезно, то так оно и есть. Наша способность использовать пресную воду делает возможным существование современного общества.
Круговорот воды уже изменился
По мере потепления на Земле круговорот воды начал интенсифицироваться по схеме "влажный - все более влажный - сухой - все более сухой".
Это означает, что все больше пресной воды уходит из засушливых регионов планеты и попадает во влажные.
На что это может быть похоже? Усиление погоды. В относительно сухих районах - более интенсивные засухи, более частые. В относительно влажных районах - более сильные штормы и наводнения.
Вспомните мегазасуху, поразившую запад Америки, беспрецедентные наводнения в Германии или увеличение количества сильных дождей в таких городах, как Мумбаи.
Этот сдвиг уже происходит. В своем эпохальном докладе 2021 года Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), опираясь на этот растущий объем исследований, пришла к выводу, что изменение климата уже вызывает долгосрочные изменения в водном цикле.
Изменения, которые мы наблюдаем, - это только начало. В течение следующих нескольких десятилетий интенсификация водного цикла может значительно затруднить надежное снабжение людей пресной водой на больших территориях планеты.
Однако, хотя мы знаем, что водный цикл интенсифицируется, мы не до конца понимаем, насколько сильно и как быстро. Именно здесь в игру вступает океан.
Как использовать океан в качестве датчика дождя
Основная причина, по которой трудно напрямую измерить изменения в круговороте воды, заключается в том, что у нас нет достаточного количества измерений количества осадков и испарений на нашей планете.
С практической точки зрения, очень трудно установить постоянные датчики дождя или испарения на 70 процентах поверхности нашей планеты, покрытой водой. Кроме того, при оценке изменений в долгосрочной перспективе нам нужны данные, полученные несколько десятилетий назад.
Решение, к которому пришли ученые, - использовать океан. Многие не знают, что океан может быть менее или более соленым в зависимости от региона. Например, Атлантический океан в среднем более соленый, чем Тихий.
Почему? Дождь. Когда пресная вода выпадает в виде дождя на океан, она разбавляет морскую воду и делает ее менее соленой. Когда вода испаряется с поверхности, соль остается, увеличивая соленость.
Это означает, что мы можем использовать лучше регистрируемые изменения солености океана в качестве своеобразного дождемера для обнаружения изменений в водном цикле.
Более ранние исследования использовали этот метод для отслеживания изменений солености на поверхности океана. Это исследование позволило предположить, что круговорот воды резко активизируется.
К сожалению, океан не стоит на месте, как обычный осадкомер. Течения, волны и круговые вихревые потоки поддерживают воды океана в постоянном движении. Эта неопределенность оставила знак вопроса о том, насколько точной является связь между соленостью и изменениями водного цикла.
В ответ на это мы разработали новые методы, позволяющие точно связать изменения солености океана с изменениями в той части водного цикла, которая перемещает пресную воду из более теплых регионов в более холодные.
Наши оценки показывают, как изменяется более широкий круговорот воды в атмосфере, на суше и в океанах.
Что мы обнаружили в нашем новом исследовании? С 1970 года из тропиков в более холодные районы переместилось количество пресной воды, эквивалентное 123 объемам воды Сиднейской гавани. Это примерно от 46 000 до 77 000 кубических километров воды.
Это соответствует интенсификации водного цикла на 7 процентов. Это означает, что в более влажных районах выпадает на 7 процентов больше осадков, а в более сухих - на 7 процентов меньше (или больше испарения).
Это находится на верхней границе оценок, установленных несколькими предыдущими исследованиями, которые предполагали интенсификацию на уровне 2-4 процентов.
К сожалению, эти результаты свидетельствуют о том, что потенциально катастрофические изменения в водном цикле приближаются быстрее, чем считалось ранее.
Каким будет будущее с измененным водным циклом?
Если наш водный цикл становится все более интенсивным, это означает более сильные и более частые экстремальные засухи и дожди.
Даже если мировые правительства достигнут своей цели и удержат глобальное потепление на уровне 2℃, по прогнозам МГЭИК, экстремальные явления будут в среднем на 14% сильнее по сравнению с базовым периодом 1850-1900 годов.
Некоторые люди и экосистемы пострадают сильнее, чем другие, о чем ясно говорится в прошлогоднем докладе МГЭИК. Например, страны Средиземноморья, юго-запад и юго-восток Австралии, центральная Америка станут более сухими, в то время как муссонные регионы и полюса станут более влажными (или более снежными).
В засушливых районах, пострадавших от этих изменений водного цикла, мы можем ожидать реальной угрозы для жизнеспособности городов, если не будут созданы альтернативы, такие как опреснение воды.
Что мы должны делать? Вы уже знаете ответ.
Десятилетия научных исследований показали чрезвычайно четкую взаимосвязь между выбросами парниковых газов и повышением глобальной температуры, что, в свою очередь, приводит к интенсификации водного цикла.
Это еще одна причина, по которой мы должны как можно быстрее, насколько это возможно для человека, перейти к нулевым выбросам, чтобы уменьшить ущерб от изменения климата.
Изменения в водном цикле, которые мы наблюдали, в основном были вызваны более старыми выбросами, начиная с середины 20-го века и ранее. С тех пор мы значительно увеличили выбросы.
Что будет дальше, зависит только от нас.The Conversation
Таймур Сохаил, постдокторский научный сотрудник, UNSW Sydney и Ян Зика, доцент, UNSW Sydney.
Где бы то ни было: высоко в небе, глубоко под землей или в океане – физические явления окружают нас повсюду. Водоворот, или как его еще называют водяная воронка, — одно из них. Это завораживающее и очень опасное по своей сущности явление способно утащить на дно как людей, так и небольшие суда, принося тем самым человеческие жертвы.
Что такое водоворот
Каждый из нас мог видеть маленькие крутящиеся воронки на небольших речках или ручьях. В морях и океанах такие образования во много раз больше, да и формируются они немного по-другому.
Это красивое явление носит название водоворот (водяная воронка). Оно представляет собой вращение воды в верхних слоях водоемов, вызванное встречными течениями, обтеканием береговых выступов водоемов или резким расширением их русла.
Как образуется
Небольшие воронки на реке возникают обычно там, где поток воды сталкивается с берегом, после чего возвращается назад уже против течения. При столкновении встречных потоков возникает движение водной массы по спирали, внутри которой появляется небольшое углубление – водоворот. Чем сильнее и быстрее течения в месте образования воронки, тем выше скорость создаваемого вращения. Выемка, которая уходит вглубь и располагается по центру, появляется из-за того, что вода устремляется к наружной грани воронки. Водоворот на реке, образуемый встречными течениями, возникает только на участках рек шириной более ста метров.
Виды водоворотов
Исходя из частоты возникновения различают три вида водяных воронок:
- Постоянные. Водоворот Наруто – один из них. Он расположен между японскими островами Сикоку и Авадзи. Его воронка формируется один раз в 24 часа, когда в неширокий пролив между участками суши начинают двигаться воды Тихого океана. Диаметр сформировавшейся воронки достигает 20 м, а скорость потока воды в ней равна 15 м/с.
- Сезонные. Самые распространенные. Такие водовороты возникают в период разлива рек, если есть сопутствующие факторы. Явление происходит ежегодно приблизительно в одно и то же время года.
- Эпизодические. Возникают внезапно, и приносят немалый ущерб. Предугадать место и время такого водоворота невозможно. Такие воронки представляют максимальную опасность.
В глубоких реках, морях и океанах угодить в водоворот крайне опасно: он затягивает на дно, не давая возможности выбраться из водяного капкана. Для человека, как и для небольшого судна, встреча с воронкой может вести к гибели.
Но есть воронки, искусственно созданные человеком, в которые сливается вода при наводнении или приливе. Такое решение проблемы помогает спасти от природной катастрофы живущих рядом жителей, их дома и имущество.
Водоворот – это опасное, но в то же время красивое явление природы. В некоторых странах туристы могут воочию наблюдать постоянно возникающие в одном и том же месте водяные воронки. В нее может угодить все что угодно: от людей и жителей водоемов до деревьев и различного мусора.
Водяная воронка, именуемая водокрутью или водовертью, известна людям давно. Ее описывал в своих произведениях древнегреческий поэт Гомер. Воронка подразумевает движение водных потоков по кругу в поверхностных слоях отдельных участков рек, морей, океанов. Возникает в области резкого расширения русла, местах соединения встречных течений.
Что такое водоворот
Водоворот – природное явление, связанное с появлением водных течений, движущихся по кругу с разной быстротой перемещения. Начало водокруть берет на дне рек, морей, в местах столкновения течения водных масс с береговыми выступами, опорами мостов, твердой преградой, возникающей на пути.
Быстрота закручивания зависит от скорости течения. Для морей и океанов характерно медленное движения воды по кругу. Воронки могут достигать размеров сотен километров, что способствует затягиванию в них людей и небольших суденышек.
В произведениях художественной литературы описано немало случаев гибели океанических лайнеров вместе с пассажирами и экипажем. Скорость закручивания речных круговертей достигает 11 километров в час.
Как образуется водоворот
На причину возникновения водоворотов оказывает влияние взаимодействие направлений одинаковых по мощности течений. Встречая твердые препятствия, они отклоняются от основного направления. Рассмотрим вихревой поток на примере сливного отверстия ванн и раковин, где на центробежную силу воды оказывает влияние сопротивление течению и скорость воды.
Водоверти образуются на дне рек, морей в местах глубоких ям. Они способствуют закручиванию водных масс в местах встречи подводных потоков во время подъема-опускания уровня моря. Основное место их образования – узкие каналы, разделяющие участки островной и материковой суши.
Натыкаясь на препятствие, вода начинает двигаться в обратном направлении, противоположном основному. Столкновение с основными водными массами способствует их закручиванию. Пытаясь выбраться на поверхность, вода образует яму с углублением по центру.
Схема образования явления
Вращательная сила ведет холодную воду со дна океана на поверхность, образуя воронку, после чего возвращается на дно, затягивая собой все, что попадается на пути. Задерживаясь на мгновение морским дном, поток перемещается в направлении течения. В размытом дне остается яма глубиной до 20 метров.
Виды водоворотов
Речные водовороты, образующиеся в местах выступления поверхности суши в море, озеро, реку, сталкиваясь с опорами мостов, гидротехнических сооружений, называют суводью. Скорость их движения зависит от размеров диаметра воронки. Чем обширнее суводь, тем медленнее движутся водяные потоки. Чем меньше диаметр, тем выше скорость.
Для больших судов суводь не представляет опасности, но способна изменить направление судна. Подобные места рекомендуют проходить мореплавателям на высокой скорости. Небольшим суденышкам лучше обойти суводь стороной или постараться пройти ее краю на небольших оборотах, увеличивая быстроту с приближением к основному течению.
Горные водовороты рек имею высокую степень быстроты движения, представляя опасность для людей и для лодок с маломощным двигателем.
Морские водоверти образуются при столкновении потоков приливов и отливов. Их размеры и быстрота могут быть небольшими и достигать гигантских размеров.
Океанические водовороты образуются в местах вертикального подъема глубинных вод на поверхность с последующим опусканием. Такие ринги могут существовать много лет. Существование рингов с теплой водой в центре достигает 1 года, с холодной – 5 лет. Заметить их невооруженным глазом без специальных измерительных приборов проблематично.
Водоворот Мальстрём, Норвегия
Существуют 3 вида водоворотов:
- Постоянные, которые появляются с определенной периодичностью. Вихри, вращающиеся внутри морских и океанических водоворотов, зависят от скорости вращения прибрежных водовертей, очертаний береговой линии, ветров. Скорость, направление вращения влияют на амплитуду и периодичность подъемов, опусканию морского уровня. К ним относятся водяные воронки пролива Наруто, образующиеся от разницы уровня вод Тихого океана с внутренним морем. Внутри постоянно происходит вращение вихрей, создаваемых впадающими реками и рельефом береговой линии.
- Сезонные, возникающие в период разлива рек, самое распространенное явление в природе, возникающее в определенный промежуток времени.
- Эпизодические, самые опасные, предугадать их появление не представляется возможным.
Направление вращения воронки зависит от места ее возникновения. В озерах, морях, океанах южного полушария они вращаются по часовой стрелке, северного полушария – против. Им свойственно хранить вертикальность по отношению положения оси Земли независимо от ее вращения.
Галактика Водоворот M 51 расположена в созвездии Гончие Псы. Ее диаметр оценивают в 30,7 тысяч парсек, а удаление от Солнца – в 11,3 млн. парсек. Рядом с М51 расположено другое космическое образование NGC 5195.
Галактику М51 обнаружил Шарль Мессье в 1773 году, а ее спиральное строение первым установил лорд Россе в 1845 г.
Центр галактики занят сверхмассивной черной дырой, вокруг которой движется разогретый ионизированный газ со скоростью более трех млн. км/час. Яркость в оптическом и радиодиапазоне выше яркости Млечного Пути во много раз. То есть в сердцевине Водоворота протекают более мощные процессы, чем в ядре нашей галактики.
Когда и где лучше наблюдать галактику М51
Галактика Водоворот М51 относится к одной из наиболее известных систем звездного неба. Этому способствуют два фактора:
— Она визуально почти примыкает к другой галактике NGC 5195, что выливается в небывалую по красоте космическую феерию. Их ядра имеют одинаковую яркость, но спиральные рукава есть только у Водоворота. Представляется, что он втягивает материю NGC 5195 в себя, разматывая ее как клубок.
— Поскольку M51 обладает четко выраженными спиральными рукавами, а ее плоскость расположена по отношению к Земле перпендикулярно, она отлично видна землянам. Но ее сравнительно небольшие угловые размеры требуют большого увеличения, что возможно лишь при солидной апертуре.
Галактика М51 как источник вдохновения
Она – одна из заметных прекрасных образований в космосе, доступная для наблюдения землянам без сложных астрономических приборов. Многих людей галактика Водоворот вместе со своим спутником-компаньоном вдохновила на написание стихов, создание картин, изготовление ювелирных украшений.
Какое будущее ожидает эти два объекта? М51 со временем может поглотить свою маленькую соседку или противоположный результат: они разлетятся в разные стороны.
Читайте также: