Разрывное течение: опасность на пляже

Введение

Водный поток, отходящий от берега.

Разрывное течение (также просто течение-разрыв) – это специфический тип водного потока, который может возникать вблизи пляжей, где разбиваются волны. Течение-разрыв – это сильный, локализованный и узкий поток воды, движущийся прямо от берега, прорезающий линии разбивающихся волн, подобно реке, вытекающей в море. Сила течения в зоне разрыва наиболее сильная и быстрая у поверхности воды. Разрывные течения могут быть опасны для людей в воде. Пловцы, попавшие в разрывное течение и не понимающие, что происходит, или не обладающие достаточными навыками плавания, могут запаниковать или измотать себя, пытаясь плыть прямо против течения. По этим причинам разрывные течения являются основной причиной работы спасателей на пляжах. В Соединенных Штатах они ежегодно, по состоянию на 2022 год, приводят в среднем к 71 случаю смерти от утопления. Разрывное течение – это не то же самое, что подводное вытягивающее течение, хотя некоторые люди ошибочно используют этот термин, говоря о разрывном течении. Вопреки распространенному мнению, ни разрывное течение, ни подводное вытягивающее течение не могут утянуть человека под воду и удержать его там. Течение-разрыв просто выносит плавающие объекты, включая людей, за пределы зоны разбивающихся волн, где течение рассеивается и освобождает все, что несет.

Причины и возникновение

Разрывное течение формируется, потому что ветер и разбивающиеся волны подталкивают поверхностную воду к берегу. Это вызывает небольшой подъем уровня воды вдоль береговой линии. Этот избыток воды стремится вернуться в открытое море по пути наименьшего сопротивления. Если на локальном участке глубина немного больше, например, пролив в подводном песчаном баре или рифе, это облегчает отток воды в море и инициирует разрывное течение в этом проливе. Вода, поднятая волнами у пляжа, течет вдоль берега к выходящему в море течению в виде "подводящих потоков". Избыточная вода вытекает под прямым углом к берегу в узком течении, называемом "горлом" разрыва. "Горло" – это место, где течение наиболее быстрое. Когда вода из разрывного течения выходит за пределы линии разбивающихся волн, поток рассеивается в стороны, теряет силу и затухает в так называемой "голове" разрыва. Разрывные течения могут формироваться вдоль побережья океанов, морей и крупных озер, при наличии волн достаточной энергии. Разрывные течения часто возникают на пологих берегах, где разбивающиеся волны подходят к берегу параллельно ему, или где подводный рельеф способствует оттоку воды в определенном месте. Предсказать местоположение разрывных течений сложно. Некоторые из них, как правило, образуются всегда в одних и тех же местах, но другие могут внезапно появляться и исчезать в разных точках вдоль пляжа. Появление и исчезновение разрывных течений зависит от рельефа дна и точного направления, откуда приходят волны и прибой. Разрывные течения возникают везде, где наблюдается значительная продольная изменчивость в разбивании волн. Эта изменчивость может быть вызвана такими элементами, как песчаные бары, пирсы и волноломы, а также пересекающимися волновыми фронтами. Они часто располагаются в местах, где есть пролив в рифе или понижение на песчаном баре. После формирования разрывные течения могут углублять канал через песчаный бар. Разрывные течения обычно довольно узкие, но они, как правило, более распространены, широки и быстры там, где разбивающиеся волны большие и мощные. Местный подводный рельеф делает некоторые пляжи более подверженными разрывным течениям. Некоторые пляжи печально известны в этом отношении. Хотя термин "приливное разрывное течение" является неверным, в районах с большим диапазоном приливов разрывные течения могут возникать только на определенных стадиях прилива, когда вода достаточно мелкая, чтобы волны разбивались о песчаную отмель, но достаточно глубокая, чтобы разбитая волна перетекала через нее. В частях мира с большой разницей между высоким и низким приливом, и где береговая линия плавно наклонная, расстояние между отмелью и береговой линией может варьироваться от нескольких метров до километра или более, в зависимости от того, высокий или низкий прилив. Распространенное заблуждение заключается в том, что разрывные течения могут затянуть пловца под воду. Это неправда, и на самом деле разрывное течение наиболее сильное вблизи поверхности, поскольку течение вблизи дна замедляется трением. Поверхность разрывного течения часто может выглядеть как относительно гладкая область воды, без разбивающихся волн, и этот обманчивый вид может заставить некоторых отдыхающих на пляже поверить, что это подходящее место для входа в воду.

A rip current forms because wind and breaking waves push surface water towards the land. This causes a slight rise in the water level along the shore. This excess water will tend to flow back to the open water via the route of least resistance. When there is a local area which is slightly deeper, such as a break in an offshore sand bar or reef, this can allow water to flow offshore more easily, and this will initiate a rip current through that gap. Water that has been pushed up near the beach flows along the shore towards the outgoing rip as "feeder currents". The excess water flows out at a right angle to the beach, in a tight current called the "neck" of the rip. The "neck" is where the flow is most rapid. When the water in the rip current reaches outside of the lines of breaking waves, the flow disperses sideways, loses power, and dissipates in what is known as the "head" of the rip. Rip currents can form by the coasts of oceans, seas, and large lakes, whenever there are waves of sufficient energy. Rip currents often occur on a gradually shelving shore, where breaking waves approach the shore parallel to it, or where underwater topography encourages outflow at one specific area. The location of rip currents can be difficult to predict. Some tend to recur always in the same places, but others can appear and disappear suddenly at various locations along the beach. The appearance and disappearance of rip currents is dependent upon the bottom topography and the exact direction from which the surf and swells are coming. Rip currents occur wherever there is strong longshore variability in wave breaking. This variability may be caused by such features as sandbars, by piers and jetties, and even by crossing wave trains. They are often located in places where there is a gap in a reef, or low area on a sandbar. Rip currents, once they have formed, may deepen the channel through a sandbar. Rip currents are usually quite narrow, but they tend to be more common, wider, and faster, when and where breaking waves are large and powerful. Local underwater topography makes some beaches more likely to have rip currents. A few beaches are notorious in this respect. Although rip tide is a misnomer, in areas of significant tidal range, rip currents may only occur at certain stages of the tide, when the water is shallow enough to cause the waves to break over a sand bar, but deep enough for the broken wave to flow over the bar. In parts of the world with a big difference between high tide and low tide, and where the shoreline shelves gently, the distance between a bar and the shoreline may vary from a few meters to a kilometer or more, depending whether it is high tide or low tide. A fairly common misconception is that rip currents can pull a swimmer down, under the surface of the water. This is not true, and in reality a rip current is strongest close to the surface, as the flow near the bottom is slowed by friction. The surface of a rip current can often appear to be a relatively smooth area of water, without any breaking waves, and this deceptive appearance may cause some beach goers to believe that it is a suitable place to enter the water.

Техническое описание

Более подробное и техническое описание разрывных течений требует понимания понятия радиационного напряжения. Радиационное напряжение – это сила (или поток импульса), оказываемая на водяной столб присутствием волны. Когда волна достигает мелководья и начинает обрушаться, она увеличивается в высоте перед прорывом. В процессе этого увеличения высоты радиационное напряжение возрастает из-за силы, создаваемой весом воды, поднятой вверх. Для компенсации этого локальный средний уровень поверхности понижается. Это явление называется "отрицательным откликом" (setdown). Когда волна прорывается и начинает уменьшаться в высоте, радиационное напряжение уменьшается по мере снижения количества поднятой воды. В этот момент средний уровень поверхности повышается – это называется "положительным откликом" (setup). При формировании разрывного течения волна распространяется над песчаной отмелью с разрывом в ней. В этом случае большая часть волны прорывается на песчаной отмели, вызывая "положительный отклик". Часть волны, проходящая над разрывом, не прорывается, и в этой области продолжается "отрицательный отклик". В результате средняя поверхность воды над большей частью песчаной отмели становится выше, чем над разрывом. Это приводит к мощному оттоку через разрыв. Этот мощный поток и есть разрывное течение. Изучались вихри и инерция разрывных течений. Модель вихревого движения разрывного течения, разработанная в Институте океанографии Скриппса, показала, что по мере удаления быстрого разрывного течения от мелководья вихрь течения усиливается, а его ширина уменьшается. Эта модель учитывает влияние трения и нерегулярность волн. Заметное нарушение структуры волн – вода часто выглядит спокойной в зоне разрывного течения, в отличие от линий прорыва волн по обе стороны от него. "Река" пены – поверхность разрывного течения иногда выглядит пенной, поскольку течение выносит пену от прибоя в открытое море. Отличительный цвет – разрывное течение может отличаться по цвету от окружающей воды. Оно часто более мутное, облачное или илистое, поэтому, в зависимости от угла падения солнечных лучей, разрывное течение может казаться темнее или светлее окружающей воды. Иногда можно заметить, что пена или плавающий мусор на поверхности разрывного течения движется от берега. Напротив, в прилегающих районах прорыва волн плавающие объекты и пена выталкиваются к берегу. Эти характеристики помогают научиться распознавать и понимать природу разрывных течений. Знание этих признаков позволяет человеку определить наличие и местоположение разрывных течений перед входом в воду. В Соединенных Штатах на некоторых пляжах установлены знаки, разработанные Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Американской спасательной ассоциацией, объясняющие, что такое разрывное течение и как из него выбраться. Эти знаки называются "Разрывные течения: прервите хватку разрыва". Два таких знака показаны на изображении в начале этой статьи. Пляжники могут получить информацию от спасателей, которые постоянно следят за разрывными течениями и перемещают свои предупреждающие флаги, чтобы пловцы могли избегать опасных зон.

A more detailed and technical description of rip currents requires understanding the concept of radiation stress. Radiation stress is the force (or momentum flux) that is exerted on the water column by the presence of the wave. When a wave reaches shallow water and shoals, it increases in height prior to breaking. During this increase in height, radiation stress increases, because of the force exerted by the weight of the water that has been pushed upwards. To balance this, the local mean surface level drops. This is known as the setdown. When the wave breaks and starts reducing in height, the radiation stress decreases as the amount of water that is elevated decreases. When this happens, the mean surface level increases — this is known as the setup. In the formation of a rip current, a wave propagates over a sandbar with a gap in it. When this happens, most of the wave breaks on the sandbar, leading to "setup". The part of the wave that propagates over the gap does not break, and the "setdown" continues in that part. Because of this phenomenon, the mean water surface over the rest of the sandbar is higher than that which is over the gap. The result is a strong flow outward through the gap. This strong flow is the rip current. The vorticity and inertia of rip currents have been studied. From a model of the vorticity of a rip current done at Scripps Institute of Oceanography, it was found that as a fast rip current extends away from shallow water, the vorticity of the current increases, and the width of the current decreases. This model acknowledges that friction plays a role and waves are irregular in nature. A noticeable break in the pattern of the waves — the water often looks flat at the rip, in contrast to the lines of breaking waves on either side of the rip. A "river" of foam — the surface of the rip sometimes looks foamy, because the current is carrying foam from the surf out to open water. Different color — the rip may differ in color from the surrounding water. It is often more opaque, cloudier, or muddier, and so, depending on the angle of the sun, the rip may show as darker or lighter than the surrounding water. It is sometimes possible to see that foam or floating debris on the surface of the rip is moving out, away from the shore. In contrast, in the surrounding areas of breaking waves, floating objects and foam are being pushed towards the shore. These characteristics are helpful in learning to recognize and understand the nature of rip currents. Learning these signs can enable a person to recognize the presence and position of rips before entering the water. In the United States, some beaches have signs created by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and United States Lifesaving Association, explaining what a rip current is and how to escape one. These signs are titled, "Rip Currents; Break the Grip of the Rip". Two of these signs are shown in the image at the top of this article. Beachgoers can get information from lifeguards, who are always watching for rip currents, and who will move their safety flags so that swimmers can avoid rips.

Опасность для пловцов

Разрывные течения являются потенциальным источником опасности для людей в мелководье с разбивающимися волнами, будь то в морях, океанах или больших озерах. Разрывные течения обычно текут со скоростью около [укажите скорость из оригинала, если она есть, иначе опустите]. Они могут достигать скорости [укажите скорость из оригинала, если она есть], что быстрее, чем способен плыть любой человек. Большинство разрывных течений относительно узкие, и даже самые широкие из них не очень широкие. Пловцы обычно могут легко выбраться из разрывного течения, плывя под прямым углом к течению, параллельно берегу. Пловцы, не знающие этого, могут измотать себя, безуспешно пытаясь плыть прямо против течения. Австралийское исследование 2013 года показало, что разрывные течения унесли больше жизней в Австралии, чем лесные пожары, наводнения, циклоны и нападения акул вместе взятые.

Выживание

Люди, попавшие в отбойное течение, могут заметить, что они довольно быстро удаляются от берега. Часто невозможно плыть прямо к берегу против отбойного течения, поэтому это не рекомендуется. Вопреки распространенному заблуждению, отбойное течение не тянет пловца под воду. Оно выносит пловца от берега в узкой полосе движущейся воды. Если человека затянуло в сильное отбойное течение, он может просто расслабиться, держаться на плаву или барахтаться, и позволить течению нести его, пока оно полностью не ослабнет за линией прибоя. Затем можно подать сигнал о помощи или плыть обратно через волны, делая это по диагонали, в сторону от течения и к берегу.

Применение

Опытные и хорошо знающие водную среду люди, такие как серферы, бодибордисты, дайверы, спасатели на воде и каякеры, при желании выбраться за линию прибоя, иногда используют отбойное течение как быстрый и легкий способ перемещения.