“Они называются волнами Россби в честь выдающегося шведского геофизика Карла Густава Россби (1898–1957), который обнаружил фундаментальную роль таких волн в динамике океана и в глобальной циркуляции атмосферы. Планетарные течения, такие, как Гольфстрим, Куросио – всё это  волны  Россби”   [Бетяев,    2007]                                                                           

 

В январе 2003 года группа исследователей, работающая с установкой LEPS на японском накопителе SPring-8, опубликовала результаты поиска экзотической частицы Z+. Частица была найдена! И более того, она была найдена именно там, где ее предсказывали солитонные модели устройства барионов. Если выяснится, что это не случайное совпадение, то нам придется сделать вывод, что вся материя вокруг нас - и мы сами! - состоим из сплошных солитонов!”

Смысл эпиграфов станет ясен по мере прочтения доклада (Автор).

 

 Автор доклада давно изучает Гольфстрим и другие океанические  течения и уверенно заявляет: человечество имеет совершенно неверные представления об океанических течениях, в частности,   Гольфстриме. Современная наука объясняет неверно или вообще не может объяснить  многое, а практически почти всё, в поведении Гольфстрима. Причина: учёные в своих объяснениях океанических течений руководствуются неверными, хотя и общепринятыми представлениями, концепциями природы течений. С позиции новой, своей концепции течений, автор смог объяснить практически всё ранее необъяснимое или неверно объясняемое в поведении Гольфстрима. Об этом доказательно, с привлечением натурных наблюдений  изложено в монографии автора и статьях [1, 2]. В данном же докладе об этом будет изложено лишь частично.                                         Концепции океанических течений. По кинематическим свойствам принято выделять следующие два вида океанических течений: градиентные  и ветровые. Концепции этих  течений  популярны и общеприняты. Раньше считалось, что градиентные течения  направлены по наклону уровня океана. Первым  их так объяснил Аристотель (V в. до н. э.). В настоящее время градиентные течения объясняются с позиции концепции норвежских учёных Хелланд-Хансена и Сандстрема, сформулированной в 1902-1903 гг, ими получены зависимости скорости течений от наклона уровня воды океана [4]. При этом считается, что течения геострофические и направлены вдоль наклона уровня океана. Математическое описание ветровых течений было дано немецким учёным Экманом в 1905 г, получены зависимости скорости течений от скорости ветра [5]. Со временем эти концепции стали называть теориями. Следует пояснить, что эти концепции  были созданы и развивались практически без всякой ориентации на натуру и без обоснования натурой, поэтому их нельзя считать теориями.                                 

 

 

Концепция автора доклада океанических течений. По исследованиям автора океанические долгопериодные волны, называемые волнами Россби, на самом деле не являются таковыми, а волнами солитонами. Океанические течения есть не что иное, как орбитальные движения частиц волн. В настоящее время установлено присутствие этих волн во многих средах. И вот теперь автор показывает, что они существуют в океанах. Эти волны рассматриваются, как устойчивые слабо нелинейные образования, параметры которых неизменны во времени. Например, автором   установлено, что фазы волн  экваториальной и субтропической зоны Тихого океана на протяжении двадцати пяти лет были неизменны[1, 2]. Океанические волны солитоны в открытом океане распространяются в западном направлении. Достигая берега, они распространяются вдоль него в южном направлении. Параметры волн таковы. Длина волн  в открытом океане соизмерима с тысячами км, период порядка месяца.  Но у берега они существенно меньше. Так, в районе Гольфстрима они составляют: период порядка 10 суток, а длина, порядка 300 км.      На рис. 5 изображены силовые линии, линии тока  волн солитонов, в частности,  в Гольфстриме и его окружении, т. е. направление силы, действующей на частицы воды. Волны движутся в противоположную сторону течения Гольфстрима. Величина силы пропорциональна плотности силовых линий. В Гольфстриме плотность линий тока наибольшая в волне, соответственно, и скорости наибольшие, они достигают 3 – 4 м/с, в то время как за пределами Гольфстрима они невелики,  ~ 10 см/с. Орбитальные движения частиц воды волн формируют также противотечения: поверхностные с боков Гольфстрима и глубинное под Гольфстримом. Скорости повехностных противотечений небольшие, 5 – 10 см/c, а глубинных – большие и достигают 70 см/с, особенно у дна и в близости Флоридского пролива. Ранее наука не могла объяснить наличие противотечений.                 Считается, что Гольфстрим переносит теплые воды Мексиканского залива или Карибского моря к берегам Европы и в Северный Ледовитый океан. Покажем, что это не так. Гольфстим не переносит воды в пространстве, а поэтому не обогревает Европу и Северный Ледовитый океан. Для доказательства  этого рассмотрим, как измеряются течения. В фиксированный момент времени в  точках 1, 2, 3, 4 расположенных между волнами скорости течений равны нулю, а в точках I, II, Ш – максимальны. Мы задавали  вопрос, что заставляет Гольфстрим останавливаться, затем набирать скорость и снова останавливаться? И вот ответ: долгопериодные волны, похожие на волны солитоны. Такое распределение скоростей течений в волнах фиксируется дрифтером или стационарно установленным в потоке прибором, как пульсирующее течение, аналогичное изображённому на рис. 4. При фильтрации этого пульсирующего течения путём осреднения измерений по времени, равному периоду волны, выделяем высокочастотную, волновую и низкочастотную, квазипостоянную часть течений. Эта низкочастотная часть есть ни что иное, как средняя величина волнового течения.  Эту среднюю часть, полученную в результате фильтрации волновых течений, исследователи ошибочно относят к крупномасштабным течениям. Таким образом, присутствие в океане волновых течений вносит существенную погрешность в измерения крупномасштабных течений. Может оказаться и так, что крупномасштабных течений  нет, а мы ложно их фиксируем, принимая за них среднюю скорость волновых течений, равную

                                                   Vср = КVо,                           К=1/2                                                    

         Таким образом, если регистрируем течения, в которых присутствуют волновые течения, и величина выделенных низкочастотных течений будет равна 1/2Vо, то это значит, что квазипостоянных, крупномасштабных течений нет, а есть только волновые. В реальности так и есть.  Так, например, если подвергнуть описанному здесь анализу запись модуля скорости движения дрифтера в Гольфстриме (рис. 4), то получим, что скорости крупномасштабных течений в Гольфстриме равны нулю или очень малые. Выводы автора подтверждаются следующей информацией. Так Гольфстрим выходит только из Мексиканского залива (рис. 1, 2а, б, 3, 6в), но вод Мексиканского залива в Гольфстриме нет, он состоит из вод Саргассова моря и склоновых вод со стороны материка [3]. Это установленный факт. Значит, вода Гольфстримом не переносится  и значит концеция автора, состоятельна.

Таким образом, пульсирующий характер течений Гольфстрима указывает на то, что течение состоит только из волновых течений, т. е. орбитальных движений частиц воды волн, в нём отсутствует постоянное крупномасштабное течение. Как и во всяких волнах, в долгопериодных волнах масса воды в пространстве не переносится, она перемещается по замкнутому контуру внутри волны. Создаётся только иллюзия переноса масс, поскольку прибор не фиксирует движения частиц воды движущихся по орбитам, которые на самом деле переносят массу воды, а только некую горизонтальную составляющую действия на прибор частиц воды волн. Такое происходит при измерениях течений не только дрифтером, но и стационарно установленным в воде прибором. Таким образом, можно говорить о том, что Гольфстрим не переносит массы воды и не обогревает Европу и Арктику, как это общепринято.                                                                                                                          

 

 

Формирование температурного поля поверхностных вод Атлантического океана долгопериодными волнами в районе Гольфстрима. Рассмотрим на нижеследующем примере закономерности формирования температуры поверхностных вод долгопериодными волнами в районе Гольфстрима.

На рис. 6а. изображено поле температуры вод северо-западной части Атлантического океана на глубине 5 м 5 февраля 1997г. Следует отметить, что вода на поверхности такая же, как и на глубине 5 м, с глубиной температура воды изменяется незначительно (рис. 6б). Мы видим, что в целом по этой части океана изотермы простираются почти вдоль широты. На юге вода тёплая, 25⁰C, а к северу она уменьшается и примерно на 40⁰ с. ш. равна 12⁰С.

         Но в западной части океана, у берегов США, изотермы вытянуты вдоль берега, образуя формы вытянутых на север петель, ограничивающих части океана с  более тёплой водой внутри петель, чем за их пределами.  Глядя на такое распределение температуры воды (рис. 6а, б), у исследователя складывается впечатление, что эти петли образованы теплыми водами Гольфстрима, поступающими с юга, в основном со стороны Саргассова моря и лишь частично из Мексиканского залива. Именно так, по распределению температуры вод, в своё время было выделено положение Гольфстрима. Существует популярное представление о том, что Гольфстрим – тёплое течение и его воды проникают далеко на север. Это, вроде бы, и видно на рис. 6а, б.

  В настоящее время существует две гипотезы образования Гольфстрима. Первая – Гольфстрим образован тёплыми водами Антильского течения, которое проходит  с юго-востока на северо-запад и примерно в точке с координатами 25⁰N и 76⁰W переходит в Гольфстрим. Скорее всего, автор  рис. 6a трассу Антильского течения обозначил различного рода формами в виде коротких прямых линий и углов. Вторая гипотеза – Гольфстрим образован в основном тёплыми водами Антильского течения и лишь частично тёплыми водами, поступающими из Мексиканского залива. Напомним, что ранее была популярна гипотеза – Гольфстрим полностью выходит из Мексиканского залива. Эти новые гипотезы были созданы, после того как выяснилось, что воды Гольфстрима состоят из склоновых вод, поступающих со стороны материка и вод Саргассова моря, а вод Мексиканского залива в Гольфстриме нет. Такое распределение температуры поверхностных вод около Гольфстрима (рис. 6а), вроде бы и не противоречит этим новым гипотезам  формирования Гольфстрима.

На рис 6в красным цветом выделена область реального Гольфстрима со скоростями больше 50 см/с. Если сопоставить положение Гольфстрима с температурным полем, то последуют такие выводы. Во-первых, Гольфстрим выходит только из Мексиканского залива. Во-вторых, тёплые воды, вытянутые на север находятся за пределами Гольфстрима, справа. Объяснить это невозможно, если рассматривать Гольфстрим, как градиентное течение, т.е. так, как это общепринято.

Это можно объяснить, если рассматривать течение, как волновое, т. е. так, как рассматривает автор данного доклада. Уже обсуждалось, как формируются волновые течения, в частности Гольфстрима. Волны, распространяющиеся вдоль берега против направления течения Гольфстрим, слева от направления распространения волн, формируют антициклональные движения воды, в которых собирается с поверхности океана тёплая вода, а справа – циклональные движения с холодной водой, поднимаемой со дна океана (рис. 6 а, б). Что мы и наблюдаем в реальности (рис. 6а). В тёплых водах температурных петель наблюдаются аномалии тёплой воды округлой формы, они образуются в центрах зон конвергенции волн. Расстояние между аномалиями равно длине волны, приблизительно 200 км. На юге эти аномалии распространяются вдоль о-ва Куба в сторону Мексиканского залива. Эти аномалии, как и тёплая вода вдоль Гольфстрима, сформированы долгопериодными волнами солитонами.

Этот пример формирования температурного поля океана является очередным доказательством состоятельности концепции автора доклада о формировании температуры поверхностных вод океаническими волнами солитонами.

Таким образом, если придерживаться принятой и изложенной выше концепции формирования Гольфстрима, то ошибка в определении его положения будет ~ 300 км. Однако существуют и другие широко распространённые представления о динамике Гольфстрима. Согласно этим представлениям тёплые температурные аномалии, сформированные антициклоническими волновыми движениями вод, есть тёплые вихри Гольфстрима, которые должны находиться слева от него. Тогда Гольфстрим должен быть расположен на расстоянии приблизительно 200 км восточнее от аномально тёплой области океана, принимаемой за область Гольфстрима.  В этом случае ошибка в определении положения Гольфстрима будет составлять приблизительно 500 км. Вот новые и прежние ложные представления о течениях Гольфстрима.          

         Обратимся снова к проблеме обогревания водами Гольфстрима Северного Ледовитого океана и Западной Европы. Считается, как мы отмечали, что тёплые воды Гольфстрима переносят свои воды в Северный Ледовитый океан и к берегам Европы и их обогревают. Здесь же  показано, что Гольфстрим воды не переносит.

Теперь допустим, что объяснение концепция автора природы течений неверна. Будем считать, как это и принято: течения градиентные геострофические, они адвективно переносят массы воды и воды Гольфстрима, попадают в Северный Ледовитый океан и дрифтер движется вместе с водой, переносимой течением, т.е. дрифтер фиксирует перемещения масс воды.  Тогда с  помощью дрифтерных наблюдений должна существовать возможность проследить, куда попадает вода Гольфстрима.   Для этого автор доклада выбрал сто трасс дрифтеров, проходящих через Гольфстрим, и проследил за их последующим движением. Обычно дрифтер, попадая в Гольфстрим, быстро его покидает, через два - три месяца. Большинство дрифтеров, покидая Гольфстрим, направлялись в сторону Африки (см. образец, рис. 7а), иногда – в сторону берегов Португалии и крайне редко – в сторону островов Великобритания (рис. 7б). Обычно при почти прямолинейном движении дрифтера он  пересекает океан приблизительно за два года. Часто дрифтер длительное время совершает сложные движения в центральной части Атлантического океана (рис. 7в) или около Гольфстрима (рис. 7г). В первом случае он дрейфовал в океане приблизительно 7 лет (рис. 7в), а во втором (рис. 7г) - два года, при этом он сместился на юг и чуть не оказался снова в Гольфстриме. Но никогда дрифтер не попадал в Северный Ледовитый океан.

         Эти исследования были закончены, когда  автор обнаружил в Интернете интересную информацию [M. Susun Lozier, 2010]: “С 1990 по 2002 г из сотни дрифтеров, запущенных в Гольфстрим (течение, которое рассматривается, как часть потока океанического конвейера), но только один достиг области полярных круговоротов”. Как и автор доклада, они пришли к выводу, что воды Гольфстрима не попадают на север.

         

 

                           Выводы автора

               Океанические долгопериодные волны, называемые волнами Россби, на самом деле не являются таковыми, а волнами солитонами. Океанические течения есть не что иное, как орбитальные движения частиц волн. Орбитальные движения частиц воды волн формируют течения и противотечения: поверхностные с боков Гольфстрима и глубинные под Гольфстримом. Вращательные движения частиц воды волн с боков Гольфстрима циклонической и антициклонической направленности создают, соответственно, дивергенцию вод и подъём холодных вод с глубины и конвергенцию и опускание тёплых вод на глубину. В результате возникают образования в виде холодных и тёплых аномалий, которые ошибочно исследователями принимаются за холодные вихри циклоны и тёплые вихри антициклоны. Гольфстрим выходит только из Мексиканского залива. Поскольку волны не создают поступательных движений воды, то тёплые воды Мексиканского залива Гольфстримом не переносятся на Север и не обогревают Северный Ледовитый океан и берега Европы.

 

       

                                                 Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1.    Бондаренко А.Л.  Крупномасштабная динамика и долгопериодные волны Мирового океана и атмосферы. Москва, 2016 г.       http://www.randewy.ru/gml/bond0916.html 

2.    Бондаренко А.Л. Лето 2010 года: жара в России и наводнения в Пакистане// Наука в России. март-апрель, № 2. 2013. С.28-31.

3.    Каменкович В.М., Кошляков М.М., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 264с.

4.    Sandström I.W., Helland-Hansen B. Üвer die Berechnung von Meeresstrmungen// Norw/ Fish., Mar. Invest. 1903. V. 2. № 4.

5.    Ekman V.W. Beiträge zur Theorie der Meeresströmungen. Annalen der Hydr. u. Marit. Met. 34. 2006.

 

 

 

Рис.1. Средние по ансамблю дрифтерных наблюдений векторы течений. Выделяется область Гольфстрима со скоростями течений порядка 0,5 – 1 м/с.

Рис. 2а, б. Трассы дрифтеров, запущенных в океане, в Гольфстриме и около него. Красным цветом выделены участки трасс дрифтеров, в которых их скорость перемещения, следовательно, и скорость течения превышала 50 (а), 100 (б) см/с, а жёлтым цветом - меньше указанных значений.

Рис. 3. Трассы отдельных дрифтеров, запущенных в воды южной части Гольфстрима в различное время.

 

Рис. 4. Модуль скорости движения дрифтера, трасса которого изображена на предыдущем рисунке.

 

Рис. 5а, б, в. Линии тока в виде эллипсов долгопериодных волн, похожих на волны солитоны в вертикальной плоскости, проходящей через Гольфстрима, что одно и то же, через центр волн (а) и в горизонтальной плоскости у поверхности воды (б). Стрелки на линиях тока – направление силы, воздействующей на частицы воды, что одно и то же – направление течений.  АЦ – антициклон, антициклональное движение воды, область конвергенции и опускания на глубину тёплой воды. Ц - циклон, циклональное движение воды, область дивергенции и подъёма холодной воды с глубины океана на его поверхность. Красными и синими кружками выделены области опускания тёплой воды с поверхности  океана на глубину и подъёма холодной воды с глубины на поверхность океана, создаваемые вертикальными движениями частиц воды волн. Модуль скорости течения, измеренного стационарно установленным прибором у поверхности воды или дрифтером  в моменты времени прохождения через них частей волн  I, II, III,  и т.д., 1, 2, 3, 4 и т.д.,V_o – амплитуда модуля скорости течения волны, V_cр – модуль средней скорости течения волны,  t – время (а).

 

 

Рис. 6а, б, в. а) Температурное поле воды в изотермах северо-западной части Атлантического океана на глубине 5 м на момент времени 5 февраля 1997 г, числа при изотермах – температура воды в градусах Цельсия. б) Температура воды по вертикальному сечению, проходящему по 29⁰N между пунктами 80⁰W и 72,5⁰W [ecco.jpl.nasa.gov/external/index.php].  б) Красным цветом выделена область Гольфстрима со скоростями превышающими 50см/с. Скорости и местоположение течений получены по данным дрифтерных измерений.

Рис. 7а, б, в, г.  Трассы дрифтеров, запущенных в воды Гольфстрима или около него и прошедшие через Гольфстрим. Цифры около точек: время движения дрифтера с момента начала наблюдений в месяцах.