Прилив

Мысли об источнике неиссякаемой энергии всегда занимали человеческий разум. Но попытки создать вечный двигатель терпели фиаско, и изобретатели переключились на поиск дешевого вида энергии. Так, на смену углеводородам пришла энергия рек, атома, солнца и ветра. Однако среди всех энергоносителей незаслуженно обделены вниманием специалистов морские приливы. А ведь их энергия, по сути, неисчерпаема и закончится лишь с остановкой вращения Земли вокруг своей оси.

Бор и пророк

Прилив... Прибывающая вода ежеминутно захватывает сушу и быстро покрывает все вокруг. Явление прекрасное и завораживающее. Хочется смотреть и смотреть. Однако в некоторых местах такое созерцание может закончиться печально. У крутых берегов вода поначалу прибывает не очень заметно, не более 10 миллиметров в минуту. Но потом уровень резко нарастает и вполне может отрезать наблюдателя от суши с самыми печальными последствиями. Затем скорость прилива вновь замедляется, пока вода не останавливается окончательно.

Другое дело - прилив на пологих берегах. Здесь, не встречая препятствий, вода прибывает очень быстро, затапливая собой все вокруг. Иногда на отмели появляется стремительно несущаяся приливная волна. Впрочем, любители отдыха на мелком Балтийском море возразят, что на местных пляжах никогда не видели ничего подобного. И это действительно так. Дело в том, что до морей, отделенных от океана извилистыми проливами или группами небольших островов, приливы доходят весьма ослабленными. Так, в Балтийском море высота прилива составляет около 10 сантиметров, а в Черном море, отделенном от океана проливами Босфор и Дарданеллы, прилив еще менее заметен.

Настоящий разгул приливной стихии можно наблюдать на побережье морей, ничем не отделенных от океана. Мощно накатывая на берег, вода сносит все на своем пути. И больше всего достается рекам, сбрасывающим свои воды в океан. Например, река Сент-Джон в Канаде сквозь узкое ущелье несет свои воды в залив Фанди. Но когда из залива навстречу идет огромный прилив, то происходит нечто прекрасное и ужасное. Узкое ущелье не дает морской пучине моментально поднять уровень воды в реке. В результате чего образуется водопад, с которого морская вода толкает вспять течение и падает на речную. Это явление получило название «бор».

Аналогичная картина происходит и при отливе. Теперь уже уровень воды в реке выше, чем в заливе, и водопад направлен в обратную сторону. Наряду с заливом Унгава на севере канадского Квебека залив Фанди занимает первое место по высоте приливов - 17 метров! Но наибольший рекорд был зафиксирован 5 октября в 1869 году. Во время тропического циклона Saxby Gale уровень местных вод повысился до отметки в 21,6 метра.

Если в заливе Фанди вода высоко поднимается за счет узкого ущелья, то в устье реки Амазонки никаких сдерживающих факторов не наблюдается. Волна высотой 5-6 метров со скоростью 40-45 километров в час напором врывается в устье и меняет течение реки, поворачивая ее в другую сторону. Морской прилив доносит свои воды на 1400 километров в глубь материка. Этот бурлящий пенистый поток сносит все на своем пути. Индейцы называет его «пророка», и горе тому, кто оказался на его пути.

Кроме Амазонки, аналогичные боры наблюдаются на реках Цяньтан в Китае, Ганг в рукаве дельты Хугли, Сена вблизи Кодбека-ан-Ко и других местах. В России бор можно увидеть на реках Северная Двина, Мезень, Печора, Амур.
Спасибо Ньютону

Первым морской прилив описал Геродот в 425 году до нашей эры: «Там каждый день отступает и наступает прилив». А вот о том, что лежит в основе этого явления, догадался древнеримский писатель Плиний Старший в 77 году: «Многое было сказано о природе вод; но самое удивительное - это попеременное наступление и отступление приливов, проявляющееся по-разному, но всегда порождаемое Солнцем и Луной». Зато ученые Средневековья считали приливы результатом... дыхания Земли. Сторонником этой версии был даже знаменитый астроном Иоганн Кеплер (1571-1630 годы), открывший законы движения планет.

Французский математик Рене Декарт (1596-1650 годы) хоть и уловил взаимосвязь Луны и океана, тоже был далек от истины: «Луна, вращаясь вокруг Земли, давит на воду, заставляя ее понижаться».

Ключом к пониманию этого явления стало открытие в 1666 году Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения. Он объяснял, что все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массе и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Ближайшие соседи Земли - Луна и Солнце. Но Солнце, несмотря на огромную массу, слишком далеко от нас, а вот Луна - совсем рядом. Поэтому силы тяготения, вызванные Луной, почти в два раза сильнее, нежели «солнечные». И суша, и океан подвержены действию этих сил тяготения, но так как вода является подвижной средой, то именно она лучше всего демонстрирует этот факт. Справедливости ради надо отметить, что приливы есть и в земной коре, но их динамика настолько мала, что они регистрируются лишь с помощью приборов.

Земля поворачивается каким-либо боком к Луне, и океан на этом участке планеты поднимается вверх, образуя гигантский горб и забирая воду от побережья. Так как Земля вращается вокруг своей оси, то теоретически этот горб перебирается по океану вслед за Луной.

По сравнению с лунными явление солнечных приливов малозаметно. Однако, когда Солнце и Луна выходят на одну линию от Земли, то сила притяжения обоих тел суммируется и получается «супергорб», который ученые называют сиги-зийным приливом. Ситуация, когда приливные силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу, вызывает наименьший прилив. Такой прилив получил называние квадратурного.
Энергия стихии

Мощный прилив с просторов океана еще в древности навел людей на мысль об использовании его энергии в созидательных целях. Еще в XVI-XVII веках в Англии и Франции ремесленники сконструировали мельницы, использовавшие энергию прилива для обращения жерновов. Впоследствии механики придумали, как заставить прилив качать воду в водопровод, пилить доски или перемещать грузы.

Позднее, когда человечество научилось использовать энергию рек, встал вопрос, почему бы не использовать и силу приливов. Однако сразу же возник ряд сложностей. Во-первых, необходимо, чтобы место, где имеются мощные приливы, было пригодно для строительства гидросооружения - такого как огромная дамба с турбинами. При отливе вода падает с дамбы на полости турбин и заставляет их вращаться. Именно такой принцип реализован на электростанции на острове Уайт близ Саутгемптона в Великобритании.

Другой фактор, препятствующий строительству приливных станций, - два вида суток. Первые - по которым живут люди, солнечные. Но приливы происходят не по ним, а по лунным суткам, которые длиннее солнечных на 50 минут. Получается, что пик выработки приливной энергии выпадает на ночь, когда потребность в ней невелика.

Тем не менее количество приливных электростанций (ПЭС) увеличивается с каждым годом. Первую крупную станцию построили в 1966 году на берегу Ла-Манша, в устье реки Ране, где прилив имел высоту до 13,5 метра. Здесь строители возвели колоссальную плотину от мыса Брианге на правом берегу до мыса Ла-Бреби на левом. Ее длина 750 метров. В середине этого сооружения, словно подпорка, - небольшой остров Шабилер. Мощность этой ПЭС достигает 544 миллионов киловатт-часов ежегодно.

В СССР первая приливная электростанция (экспериментальная) была построена в Кислой губе Баренцева моря. Она вырабатывала всего 800 киловатт в час. В дальнейшем советские станции строились мощностью уже в десятки и сотни тысяч киловатт. Так, например, ПЭС в устьях рек Мезень и Кулой имеют мощность 2,2 миллиона киловатт.

Конечно, пока стоимость одного киловатт-часа приливной станции обходится дороже киловатта с АЭС. Но после трагедии на Чернобыле и «Фукусиме» человечество с опаской стало относиться к атомной энергии. А надежды экологов связаны с возобновляемыми и чистыми источниками энергии. К их числу, несомненно, относятся морские приливы. Ведь по сравнению с источниками энергии ветра и Солнца энергия приливов имеет колоссальную мощность. По приблизительным подсчетам, суммарная приливная энергия океана равняется одному миллиарду киловатт-часов. Кроме того, эффективность преобразования энергии прилива в электроэнергию (КПД) достигает 80%. Для сравнения: КПД у ветряков - 30%, у солнечных батарей - от 5 до 15% (в лучшем случае 35%). Единственный конкурент в этом соревновании - энергия течения рек. Но, в отличие от них, приливы не подвержены сезонности, а значит, более постоянны в выработке энергии.

mirchudes.net