Многие из новичков яхтенного дела слышали о «законе бейсболки», который некоторым образом используется опытными яхтсменами в морской навигации. Заранее следует сказать, что этот закон не имеет никакого отношения ни к головным уборам, ни к морской экипировке вообще. «Законом бейсболки» на морском сленге называется барический закон ветра, открытый в своё время членом Императорской Петербургской Академии наук Христофором Бёйс-Баллотом, часто именуемым на английский манер — Бейс-Балло. Закон этот объясняет интересный феномен — почему ветер в северном полушарии в циклонах поворачивается по часовой стрелке, — то есть вправо. Не путать с вращением самого циклона, где воздушные массы вращаются против часовой стрелки!
Академик Х. Х. Бёйс-Баллот
Бёйс-Баллот и закон барического ветра
Бёйс-Баллот — выдающийся голландский учёный середины 19 века, занимавшийся математикой, физикой, химией, минералогией и метеорологией. Несмотря на такой обширный спектр увлечений, прославился он именно как первооткрыватель закона, позднее названного его именем. Бёйс-Баллот одним из первых стал активно внедрять в жизнь активное сотрудничество учёных разных государств, вынашивая идеи Всемирной академии наук. В Голландии им был создан Институт метеорологии и система предупреждения о надвигающихся штормах. В знак признания его заслуг перед мировой наукой, Бёйс-Баллот наряду с Ампером, Дарвином, Гёте и другими представителями науки и искусства был избран иностранным членом Петербургской Академии наук.
Что же касается собственно закона (или «правила») Бейс-Баллота, то, строго говоря, первые упоминания о баррическом законе ветра относятся ещё к концу 18 века. Именно тогда немецкий учёный Брандис впервые высказал теоретические предположения об отклонении ветра относительно вектора, соединяющего области с высоким и низким давлением. Но доказать на практике свою теорию он так и не смог. Установить правильность предположений Брандиса смог академик Бёйс-Баллот только в середине 19 века. Причём, сделал это чисто эмпирически, то есть, путём научных наблюдений и измерений.
Суть закона Бейс-Балло
Дословно «закон Бейс-Балло», сформулированный учёным в 1857 году, звучит следующим образом: «Ветер у поверхности, кроме субэкваториальных и экваториальных широт, отклоняется от барического градиента на некоторый угол вправо, а в южном направлении — влево.» Барический градиент — это вектор, показывающий изменение атмосферного давления в горизонтальном направлении над поверхностью моря или ровной земной поверхностью.
Баррический градиент
Если перевести закон Бейс-Балло с научного языка, то выглядеть он будет следующим образом. В земной атмосфере всегда имеются области повышенного и пониженного давления (причины этого явления мы в данной статье разбирать не будем, дабы не заблудиться в дебрях). В результате, воздушные потоки устремляются из области с более высоким давлением в область более низкого. Логично предположить, что подобное движение должно идти по прямой: это направление и показывает вектор под названием «барический градиент».
Но тут вступает в действие сила движения Земли вокруг своей оси. А точнее, сила инерции тех объектов, что находятся на поверхности Земли, но не связаны жёсткой связью с земной твердью — «сила Кориолиса» (ударение на последнее «и»!). К таким объектам относятся вода и воздух атмосферы. Что касается воды, то давно было замечено, что в северном полушарии реки, текущие в меридиональном направлении (с севера на юг), больше подмывают правый берег, в то время как левый остаётся низменным и относительно ровным. В южном полушарии – наоборот. Объяснить подобный феномен смог другой академик Петербургской Академии наук — Карл Максимович Бэр. Им был выведен закон, согласно которому, текущая вода испытывает на себе влияние силы Кориолиса. Не успевая вращаться вместе с твёрдой поверхностью Земли, текущая вода по инерции «прижимается» к правому берегу (в южном полушарии, соответственно — к левому), в результате подмывая его. По иронии судьбы, закон Бэра был сформулирован в том же 1857 г., что и закон Бейс-Балло.
Таким же образом, под действием силы Кориолиса, отклоняется движущийся атмосферный воздух. В результате, ветер начинает отклоняться вправо. При этом в результате действия силы трения угол отклонения близок к прямому в свободной атмосфере и меньше прямого у поверхности Земли. Если смотреть по направлению приземного ветра, то наиболее низкое давление в северном полушарии будет слева и несколько впереди .
Отклонения движения воздушных масс в северном полушарии под влиянием силы вращения Земли. Красным цветом показан вектор барического градиента, направленный прямо от области высокого давления к области низкого давления. Синяя стрелка — направление действия силы Кориолиса. Зелёным — направление движения ветра, отклоняющегося под действием силы Кориолиса от барического градиента
Использование закона Бейс-Балло в морской навигации
О необходимости уметь применять данное правило на практике указывают многие учебники по навигации и морскому делу. В частности — «Морской словарь» Самойлова, изданный Народным комиссариатом военно-морского флота в 1941 г. Самойлов даёт исчерпывающее описание барического закона ветра применительно к мореходной практике. Его наставления вполне могут взять на вооружение и современные яхтсмены:
«…В случае нахождения корабля по близости к районам мирового океана, где часто возникают ураганы, необходимо следить за показаниями барометра. Если стрелка барометра начинает опускаться, а ветер — крепчать, то велика возможность приближения урагана. При этом нужно незамедлительно определить, в каком направлении находится центр циклона. Для этого моряки используют правило Бейс-Балло — если встать к ветру спиной, то центр урагана будет располагаться примерно на 10 румбов влево от фордевинда в северном, и на столько же вправо — в южном полушарии.
Затем нужно определить, в какой части урагана находится корабль. Для скорейшего определения местоположения парусному судну необходимо незамедлительно лечь в дрейф, а паровым — остановить машину. После чего необходимо произвести наблюдения за изменением ветра. Если направление ветра постепенно меняется слева на право (по часовой стрелке), то судно находится по правой стороне от пути движения циклона. Если же направление ветра меняется в противоположном направлении — то слева. В случае, когда направление ветра не меняется совсем — судно находится прямо на пути следования урагана. Уходить от центра урагана в северном полушарии нужно следующим образом:
* перевести судно на правый галс;
* при этом, если вы находитесь справа от центра циклона, то следует лечь в бейдевинд;
* если слева или по центру движения — в бакштаг.
В южном полушарии — наоборот, кроме случая, когда судно оказывается по центру наступающего циклона. Идти данными курсами необходимо, пока судно не уйдёт с пути движения центра циклона, что можно определить по начавшему подниматься барометру».
А о правилах уклонения от тропических циклонов наш сайт писал в статье «Глаз циклона».