Вследствие различий в плотности морской воды звуковые волны в океане не распространяются прямолинейно. Направление их искривляется вследствие изменения скорости звука в воде. Это явление и называется рефракцией. Кроме того, звуковая энергия рассеивается на взвесях и морских организмах, отражается от поверхности и дна и рассеивается на них и, наконец, ослабляется при распространении сквозь толщу воды.

К шумам моря относятся шумы волн и прибоя, шумы, вызываемые атмосферными осадками, сейсмической и вулканической деятельностью, и, наконец, звуки, издаваемые рыбами и прочими морскими организмами. Шумы, вызванные движением судна, работой механизмов, добывающих полезные ископаемые, а также шумы, создаваемые во время подводных и надводных океанографических работ, возникающие вне самих платформ и измерительной аппаратуры, тоже считаются шумами моря.

Те волны; которые мы привыкли видеть на поверхности воды, образуются главным образом под действием ветра. Однако волны могут вызываться и другими причинами: подводными землетрясениями или извержениями подводных вулканов. Приливы также представляют собой волны.

При скорости ветра менее 1 м/сек на спокойной поверхности моря образуются волны ряби, или капиллярные волны. При усилении ветра возникают более крупные и заметные гравитационные волны. Когда скорость ветра достигает 7–8 м/сек, на вершинах волн начинают образовываться барашки.

Исследования, проведенные Е. С. Монаханом из Вудс-Холского океанографического института, показали, что это объясняется присутствием соли в морской воде. Барашки состоят из множества мелких пузырьков воздуха, образующихся при опрокидывании вершин волн. Исследования д-ра Монахана подтвердили предположение о том, что в соленой воде образуются более мелкие пузырьки, чем в пресной. Из его результатов также следует, что в соленой воде эти пузырьки сохраняются дольше. В этом легко убедиться на простом опыте: перелейте пресную воду из одного стакана в другой, а затем повторите это, добавив в воду поваренной соли.

Максимальная высота волн зависит от скорости ветра, длительности действия ветра и разгона — расстояния, на котором ветер продолжает действовать на возникшую и бегущую волну. Обычно высота волн, выраженная в метрах, составляет не более половины скорости ветра, выраженной в узлах, хотя отдельные волны могут быть и выше.

В общем, чем больше разгон, тем выше волны. Однако, если разгон превышает 1000 миль, высота волн не будет заметно увеличиваться. Максимальную высоту штормовых волн можно рассчитать по формуле:

Когда смотришь на волны, то кажется, что массы воды движутся поступательно в определенном направлении, иногда со значительной скоростью. На самом же деле частицы воды совершают в основном круговое движение. Перемещается форма волны, сами же частицы смещаются лишь незначительно. В этом легко убедиться, наблюдая за поведением поплавка на волне.

Основание волны тормозится, так как частицы воды здесь движутся навстречу волне. Гребень же, то есть вершина волны, движется быстрее, поэтому он наклоняется в сторону движения и в конце концов опрокидывается.

Волны могут подходить к берегу под любым углом, но когда они достигают мелководья, то ближний к берегу край волнового фронта тормозится сильнее, так что волновой фронт разворачивается параллельно берегу.

Кинетическая энергия волн огромна. При ударе о берег волны высотой 1 м с периодом[24] 10 сек на 1 милю побережья приходится мощность более 35 тыс. л. с. Об энергии волн весьма наглядное представление дают те разрушения, которые они вызывают. На побережье Шотландии волны выломали из пирса и передвинули сцементированный каменный блок весом 1350 т. Через пять лет был снесен поставленный взамен прежнего пирс весом 2600 т. Инженеры измерили силу прибоя в этом месте побережья Шотландии: оказалось, что давление при ударе волны достигает 29 т/м ². На побережье Орегона волны забросили обломок скалы весом 60 кг на крышу маяка, расположенную на высоте 28 м от уровня моря.

В волнах заключена огромная энергия, и чем круче берег и больше прибрежные глубины, тем большая энергия содержится в волнах, подходящих к берегу. Отмели же и прибрежные бары служат эффективными буферами, которые поглощают энергию волн прежде, чем они достигнут берега. Следует, однако, заметить, что когда в береговые расщелины внезапно ударяет большая волна, она действует наподобие пневматического молота, так как при этом захватывается и сжимается до большого давления некоторый объем воздуха. Подобным же образом на доли секунды может быть сжат до огромного давления и воздух, захваченный при обрушивании гребня волны. По мнению специалистов, это давление может достигать 60–80 т/м ² и приводить к эффекту типа взрыва.

Глубина, до которой распространяется действие волн, определяется не их высотой, а главным образом длиной. С глубиной волновые движения быстро затухают[25] и не оказывают воздействия на дно в глубоководных районах.

Если удары волн в борт судна совпадают по фазе с собственной качкой судна, то даже сравнительно небольшие волны могут сильно раскачать его. Точно так же, раскачивая качели, важно толкнуть не посильнее, а вовремя.

Даже опытному наблюдателю трудно определить на глаз высоту волны с движущегося судна из-за отсутствия фиксированного уровня отсчета. При этом высоту волны легко переоценить, так как при подходе волны нос судна погружается в воду.

7 февраля 1933 г. американский танкер «Рамапо», шедший из Манилы в Сан-Диего, зафиксировал волну высотой 34 м. Ее создал ветер скоростью 30–40 м/сек при разгоне в несколько тысяч миль.

Во время штормов ураганной силы регистрировались волны высотой до 18–21 м. Так, 12 сентября 1961 г. британским судном погоды «Уэдер репортер» была измерена волна высотой 20 м. Такие волны, однако, исключение. Волны высотой более 14 м встречаются разве что в центре ураганов. В Атлантике волны редко превышают 12 м, в Тихом океане они могут достигать 15 м, несколько больше — в штормовых районах Антарктики.

Этот прибор измеряет ускорения эталонной массы, возникающие под действием внешних сил. В океанографии акселерометр используется для измерения воздействия волнения на судно. По записям прибора можно определить тип волнения и его интенсивность.