Исследование растекания органических пленок на поверхности водоемов в условиях слабого и умеренного ветра

Известно, что форма сликов как биогенного происхождения, так и формирующихся в результате сбросов загрязняющих веществ является одним из информативных признаков при идентификации органических пленок на морской поверхности, а также поверхности внутренних водоемов [1-5]. Как следует уже из повседневных наблюдений, растекающиеся пятна пленок органических веществ вытягиваются приблизительно в направлении ветра, однако систематических исследований данного эффекта, включая как количественные натурные наблюдения, так и обусловливающих его физических механизмов, фактически не проводилось.
В работе представлены результаты натурных экспериментов с разливами поверхностно-активных веществ с использованием радиолокационной и оптической съемки [4], а также данных GPS при применении методики “оконтуривания” сликов с лодки. Получены экспериментальные данные по величинам продольной по отношению к направлению ветра и поперечной к ветру осей растекающихся пленочных пятен, построены гистограммы отношения осей сликов, показано, что это отношение растет с ростом времени растекания, а также с ростом скорости ветра. Предложены физический механизм и простая модель асимметричного растекания пленочных сликов. В отличие от известной модели Фэя, описывающей симметричное растекание пленки в отсутствие действия поверхностного волнения, новая модель учитывает средние напряжения, которые индуцируются интенсивными, в том числе, обрушающимися, короткими ветровыми волнами при их распространении в области слика и которые приводят к замедлению поперечного растекания пленок [1]. Даны оценки величин отношения осей как функции времени при различных скоростях ветра, показано удовлетворительное согласие теоретических оценок с данными наблюдений. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 17-05-00448 , 15-45-02690, 15-45-02650), а также РГО в рамках гранта “Плавучий университет Волжского бассейна” (Договор № 04/2017Р).