Twitter thread N46

◦ Мало где реальность настолько далека от картинок из учебников, как на морском побережье. Настолько, что рыбак, которому надо знать, где и когда привязывать лодку, в ответ на эти картинки, пожалуй, уебал бы вас веслом.

Это какая-то бесконечная гирлянда «но на самом деле…»

◦ В качестве самого простого объяснения обычно в лоб говорят «Луна притягивает воду».

Это не объясняет, в сущности, почти ничего, но даёт почву для экстраполяций в духе «…а также жидкости в вашем организме, волосы на вашей голове, семена растений в почве и финансовые потоки»

◦ (иногда пытаются уточнять детали. Становится сильно хуже)

◦ Впрочем, такие рисунки найти прямо-таки непросто, обычно рисующий всё же в курсе, что приливных горбов два.

Не всегда, правда, он понимает, откуда берётся второй. Пытаясь как-то разрешить это неосознаваемое внутреннее противоречие, он рисует двуединую Луну. Она одна, но её две.

◦ На следующем шаге доходят до более-менее корректного объяснения появления второго горба — через силу инерции или центробежную силу, в зависимости от системы отсчета.

◦ Упоминают, что на самом деле™ движению воды мешают континенты, приливной горб не успевает за вращением Земли, смещается из-под Луны — и именно поэтому, мол, вращение Земли понемногу тормозится, а Луна от неё удаляется…

◦ …вроде всё хорошо. Давайте теперь посмотрим, как на самом деле выглядит карта амплитуд колебаний уровня воды. Белые линии соответствуют одинаковым фазам прилива, стрелки указывают направление его движения.

Well, fuck.

В десятке точек, прямо посреди океанов, прилива НЕТ ВООБЩЕ.

◦ То же самое в динамике.

Возникает резонный вопрос, как этот хаос и кишение связан с одной-единственной Луной.

(И как тут что-то предсказывать).

◦ Прилив — как цунами — является т.н. волной мелкой воды, в которой в движение приходит вся толща от поверхности до дна. Её скорость зависит от глубины. Там, где она меньше 20 км — то есть везде — за вращением Земли он не успевает. Там, где она СИЛЬНО меньше — он движется МЕДЛЕННО.

◦ Единственный район, где формируется что-то хоть отдаленно похожее на горбы из учебника — «Южный океан», область около 65°. Там, с одной стороны, довольно глубоко, с другой — поближе к оси вращения Земли и нужна меньше скорость, чтобы за ней успевать.

◦ Приливы в Атлантике определяются не столько Луной, сколько тем, как под её влиянием колышется вода в его южной оконечности. Волна прилива бежит с юга на север со скоростью небыстрого самолёта, достигая Европы в течение суток.

https://www.youtube.com/watch?v=ZEhm_ONTQKc

◦ В мелких морях волна замедляется до автомобильных скоростей, картина её распространения становится запутанной, она ходит по ним кругами, отражаясь от берегов. В пределах одной Дании разность времен максимального прилива может достигать шести часов.

«Посмотри на Луну», they said.

◦ Но у любых вынужденных колебаний есть одна особенность, которая делает затею предсказания приливов небезнадежной — они всегда происходят с частотой вынуждающей силы, какой бы сложной система ни была. В любом заливе вода всё равно колеблется в такт вращению Земли. И луны. И…

◦ Есть период вращения Земли вокруг оси и вокруг Солнца. Есть период вращения Луны вокруг Земли. Есть наклон земной оси. Есть наклон орбиты Луны.

В общем, посреди океана прилив удаётся хорошо описать комбинацией ОДИННАДЦАТИ периодических колебаний с разными амплитудами и частотами.

◦ В мелких морях всё гораздо хуже, так как в дело вступают всякие нелинейности (любая волна может накатываться резко, «стеной», а вот отступать «стеной» вода не может).

Вот, скажем, таблица коэффициентов трех десятков ОСНОВНЫХ компонент прилива для нескольких точек в Нидерландах.

◦ Красота идеи состоит в том, что для предсказания прилива не нужно детально моделировать колебания океана — надо достаточно точно измерять уровень воды пару лет, накопить данные, и как-то подобрать коэффициенты, хорошо их описывающие. А потом просто экстраполировать в будущее.

◦ Сейчас это уже начинает казаться невероятным, как строительство пирамид, но всё вышеизложенное было в общих чертах разработано Лапласом к концу восемнадцатого века.

Перейти к практическому применению идеи без компьютеров, однако, было сложновато.

◦ В 1872 году компьютеров всё еще не было, но при участии Кельвина (того самого) был создан настраиваемый механический сумматор десяти гармонических приливных компонентов.

А теперь внимание:

даты высадки в Нормандии семьдесят два года спустя просчитывали именно на нём.

◦ К тому моменту он, правда, прошёл в 1942 году через существенный апгрейд, увеличивший количество компонент до двадцати шести, и, конечно, уже не был топовой моделью — но, тем не менее, в распоряжении Адмиралтейства находилась именно эта машина в Ливерпульском институте приливов.

◦ Значимость прогнозов уровня воды в войне того времени была столь высока, что после тревожного ожидания несостоявшейся Unternehmen Seelöwe — высадки немецких войск на Британские острова — Адмиралтейство запретило открытую публикацию расчётных таблиц приливов.

◦ К 1944 году представлялось логичным, что высадка союзников будет осуществляться по высокой воде — иначе десанту пришлось бы преодолевать всю открытую приливную полосу под огнём противника.

Приливная полоса по всему побережью была утыкана заграждениями против десантных кораблей:

◦ Заграждения, однако, были хорошо видны с самолёта, и было принято решение о том, что операция должна начинаться сразу после момента низкой воды — чтобы передовые отряды смогли, двигаясь вместе с приливом, уничтожить часть препятствий, открыв путь основному десанту.

◦ Для маскировки корабли должны были двигаться ночью, но их артиллерии требовался час светлого времени на обстрел берега перед высадкой. Нужен был день, в который максимальный отлив приходился на рассвет.

◦ Разница этого времени для крайних участков высадки — Utah и Sword — разделённых ста километрами расстояния, достигала часа. Прилив в мелком море, как мы помним, движется с автомобильной скоростью. Это тоже надо было учесть.

◦ Разведывательные группы на лодках и мини-подлодках предприняли ряд чрезвычайно рискованных высадок на побережье — чтобы ТЩАТЕЛЬНО ИЗМЕРИТЬ УРОВЕНЬ ВОДЫ. И подстроить двадцать шесть пар коэффициентов в модели прилива.

◦ Данные были переданы Артуру Дудсону, хранителю и оператору механического вычислителя приливов Лорда Кельвина, шестерёнки провернулись в очередной раз, нужный отлив на рассвете был предсказан 5-7 июня 1944 г.

Пятое число отменилось по погодным условиям, D-Day состоялся 06.06.1944.