Лекция-5
.pdf
После изъятия из стакана ложечки, вращавшей жидкость, скорость её |
||
вращения уменьшается, и поверхность жидкости выпрямляется. При этом |
||
внутри жидкости возникают вихревые потоки, направление которых показа- |
||
но на рисунке. Происхождение вихревых потоков связано с неодинаковым |
||
торможением жидкости у дна стакана и у свободной поверхности. На глуби- |
||
не, вследствие большого трения о дно стакана, жидкость тормозится сильнее, |
||
|
чем у поверхности. Поэтому у частичек жидко- |
|
|
сти, находящихся на одинаковых расстояниях от |
|
оси вращения, оказываются разные скорости, |
||
|
||
|
чем ближе к дну стакана, тем меньше скорость. |
|
|
Равнодействующая же сил «бокового» давления, |
|
|
обусловленная искривлённостью свободной по- |
|
|
верхности и действующих на равноудалённые от |
|
|
оси частицы, одна и та же. Она сообщает необ- |
|
|
ходимое центростремительное ускорение только |
|
частицам верхних слоёв жидкости и поэтому они продолжают кружиться во- |
||
круг оси, для частиц же нижних слоёв эта сила оказывается избыточной, и |
||
они устремляются к центру стакана. В результате возникают вихри, направ- |
||
ленные у дна к оси, а у свободной поверхности жидкости – от оси. |
||
Как меняются русла рек
Рассмотрим характер движения воды в реке при повороте русла. При этом возникает картина, похожая на движение воды в стака-
не. Вода верхних слоёв набегает с большой
Ближний берег скоростью на дальний (с точки зрения цен-
тра кривизны русла реки) берег, и, в резуль-
тате действия центробежной силы, свободная поверхность воды искривляется,
приподнимаясь у дальнего берега и опускаясь у ближнего. Тормозимые же дном нижние слои испытывают действие гораздо меньшей центробежной силы.
Поэтому в поперечном сечении реки возникает вихрь, направленный у дна к
59
ближнему берегу, а у поверхности – к дальнему. Такая циркуляция воды приво-
дит к эрозии (разрушению) почвы. В результате дальний берег разрушается
(подмывается), а у ближнего берега постепенно осаждается всё больший слой почвы (как чаинки в стакане). Эрозия почвы у дальнего берега и её осаждение у ближнего приводит к постепенному смещению русла реки в сторону от центра поворота и, тем самым, к увеличению изгиба реки. Таким образом, даже не-
большой начальный изгиб, возникший по случайной причине (обвал почвы, па-
дения дерева), со временем увеличивается, – образуется меандр.
О реках и озёрах
Легенда гласит: ...У богатыря Байкала было более трёхсот сыновей и только одна дочь – красавица Ангара... . Действительно в озеро Байкал втека-
ют 336 рек, а вытекает только одна – Ангара. Но оказывается, этим славен не только Байкал. Например, много рек втекает в Ладожское озеро, а вытекает из него только Нева, из Онежского озера вытекает одна Свирь и т.д. Сколько бы рек ни втекало в озеро, вытекает из него, как правило, всего одна. Почему?
Это явление объясняют так. Пусть из озера вытекает несколько рек с раз-
ным уровнем дна. Со временем река с более глубоким руслом, в которой средняя скорость течения больше, будет размываться быстрее. Это повлечёт за собой увеличение сброса воды и понижение её уровня в озере. Сток воды через более мелкие речки уменьшится, и постепенно они заилятся. Таким об-
разом, «выживает» только самая глубокая из вытекающих рек.
Аналогичные явления происходят при течении рек. Известно, что реки охотно сливаются, а вот раздвоение рек наблюдается сравнительно редко.
Река в каждом месте течёт по кривой максимального уклона, и маловероятно,
чтобы в какой-то точке произошло раздвоение этой кривой. Если же раздвое-
ние (бифуркация) и происходит, то, аналогично вытекающим из озера рекам,
более мелкое русло вскоре заиливается и заболачивается, а более глубокое ещё больше размывается. В дельте реки ситуация, однако, меняется. Движу-
щиеся потоки речной воды, несущие тонны донного песка и мусора, вреза-
ются в покоящиеся воды моря. Песок и мусор образуют острова, и русло ре-
ки распадается на множество рукавов.
60