Почему после ливня по морю плавает пресная вода — и как разглядеть её границу с палубы

Утро после ночного ливня, выход из Имеретинки. Через полмили катер пересекает черту, будто прочерченную по воде линейкой: за кормой вода цвета кофе с молоком, впереди — обычная зелень, а вдоль самой черты тянется полоса из листьев, веток и клочьев пены. Вопрос с кормы звучит почти всегда одинаково: «Это два течения встретились?»

Нет. Это река. После дождя она не растворяется в море — она лежит на нём сверху, тонким пресным блином. Океанологи это мерили: у устья Мзымты зонд показывал на глубине в полметра солёность около четырёх промилле — при том что в самом море семнадцать. Четыре против семнадцати. Вода за бортом по «нашу» сторону черты — на вкус скорее минералка, чем морская.

Лёгкая вода не тонет

Соль — это вес. Восемнадцать граммов соли на килограмм делают черноморскую воду примерно на полтора процента тяжелее дождевой. Звучит как мелочь, но в море, где всё решают доли процента плотности, этого хватает с запасом: пресная вода в солёной не тонет. Она растекается поверху, как масло по воде.

У получившегося блина есть научное имя — речной плюм, или линза распреснения. Пропорции у линзы дикие: площадь больше толщины на три-пять порядков. Слой ростом с комнату — и площадью с город.

И это никакая не экзотика. По оценкам океанологов, речные плюмы, в зависимости от сезона, накрывают до 21 процента всей площади шельфа Мирового океана — миллионы квадратных километров моря, поверх которых лежит чужая, речная вода.

Река, разлитая по морю

Весной 2018 года плюм Мзымты обмеряли по-настоящему: судно с зондом, семьдесят станций, и синхронно — съёмка с трёх спутников. Цифры оттуда стоят того, чтобы их пересказать.

Площадь пятна доходила до 71,7 квадратного километра, а его край удалялся от берега на 7,9 километра. При этом в глубину речная вода пробиралась всего на три-четыре метра. Тонкая плёнка на восемь километров в море — вот что такое линза.

Самое красивое — вертикаль. У устья на полуметре глубины зонд видел четыре промилле и 11,5 градуса; на трёх метрах — уже семнадцать промилле и пятнадцать градусов. Апрельская Мзымта — талая, с гор, она заметно холоднее моря. Холодной воде по всем правилам положено тонуть. А она лежит сверху: соли в ней почти нет, и в плотностной бухгалтерии моря промилле перевешивают градусы.

Чем граница видна с палубы

Самый резкий край у линзы — вблизи устья, и это главное зрелище. В той же съёмке мутность на границе падала в десять раз на отрезке в двести метров, а солёность между двумя соседними точками замера прыгала с 3,77 до 16,79 промилле. Двести метров хода — и под килем другая вода. Мористее черта постепенно размывается: с борта её уже не различить, хотя спутник всё ещё уверенно видит пятно.

Первая примета — цвет. Со спутника граница плюма рисует себя сама: на снимках в естественных цветах линия читается чётко, и исследователи отмечают, что для этого хватает совсем небольшой взвеси в тонком верхнем слое.

Вторая примета интереснее — мусорная строчка. На фронте лёгкая вода наползает на тяжёлую, поверхностные потоки сходятся и подныривают вниз. А всё, что плавает, нырять не умеет: пена, листья, ветки, увы, и пластик — остаются лежать ровно на линии схождения. Что плавучий морской мусор скапливается вдоль солёностных и плотностных фронтов, показывают прямые измерения — это не морская байка. Полосы пены на воде — отдельный язык, на котором море сообщает о своих границах и течениях: прочитайте, как их читать, — начнёте замечать с борта то, мимо чего раньше смотрели.

Причём тут мутность

Оговорка, которую делают редко: коричневый цвет — не цвет пресной воды. Дождевая вода прозрачна. Красит её груз, который река волочёт с гор, — глина, песок, перетёртая порода. В том апрельском разрезе мутность у поверхности была 110 единиц против десяти на трёх метрах: муть едет в том же тонком слое, что и пресность, поэтому граница цвета почти совпадает с границей солёности.

Почти — потому что цвет и соль ходят немного порознь. В той экспедиции внешнюю границу пятна, ярко видную из космоса, зонд в воде почти не ловил: вдали от устья ни солёность, ни температура резкой ступеньки уже не показывали. Чтобы нарисовать линию на снимке, хватает тончайшего следа взвеси, а честный перепад всего сразу — солёности, мутности, температуры — живёт только у берега, в первых сотнях метров от устья. Сколько именно грунта Мзымта сгружает в море — цифра там в сотни тысяч тонн за год — мы считали в разборе коричневой воды; загляните, чтобы понимать, откуда берётся весь этот «кофе с молоком».

Сколько живёт линза

Короткий ответ: сколько позволит ветер.

Пресные линзы изучали и в чистом виде — в океане, в эксперименте SPURS-2, где дождь кладёт распреснённый слой прямо на морскую поверхность, в верхний метр воды. Там намерили простое правило: при ветре слабее пяти метров в секунду линза живёт часами, при более свежем — перемешивается почти сразу. Волна работает миксером, и тонкое расслоение не выдерживает.

Речная линза долговечнее дождевой, потому что у неё есть подпитка: пока река несёт паводок, плюм наращивается заново быстрее, чем море его съедает. Но и он послушен ветру: на соседней Бзыби, где плюм снимали квадрокоптерами, пятно при смене ветра полностью перестраивалось за десять-двадцать минут.

Отсюда практическая арифметика для побережья: после короткого ливня линза у устья — история на часы, после многодневных дождей — на дни. Штилевое утро после ночного ливня — лучший шанс застать черту во всей красе; свежий послеполуденный бриз сотрёт её к вечеру. Сам летний дождь над морем, кстати, устроен не менее неожиданно — он ходит отдельными столбами, которые с палубы видно за полчаса: посмотрите, как капитаны их обходят, это меняет отношение к «плохой погоде».

Что с этим делать на прогулке

Черта — не запретная зона, пересекать её можно сколько угодно. Точку для купания капитан всё равно выберет мористее и в стороне от устьев — по соображениям чистоты, о которых мы писали в статье про мутную воду. А вот посмотреть на границу вблизи — отдельное удовольствие: подойти малым ходом, увидеть, как борт режет линию из пены и листьев, зачерпнуть ладонью с одной и с другой стороны.

Для такого выхода удобен борт с кормовой платформой у самой воды — и с закрытым салоном на случай нового заряда; по фотографиям в каталоге моторных яхт видно, у каких бортов есть и то и другое.

Ещё одна вещь, которую линза делает с прогулкой: у устьев после дождей вода не только преснее, но и прохладнее — горная река холодна даже летом. Впрочем, море умеет резко холодать и без всяких рек, за одну ночь и на несколько градусов: перед выбором дня для купания прочитайте про сгонные ветра — сэкономите себе одно разочарование.

Море, которое само — линза

Теперь наведём резкость до конца. Чёрное море целиком устроено ровно так же, как то пятно у устья.

Солёность его поверхности — семнадцать-восемнадцать промилле против тридцати пяти океанских. Верхний слой моря распреснили те же реки, только большие — Дунай, Днепр, Днестр, — а солёная вода лежит внизу и почти не перемешивается с верхней. Наша утренняя черта — модель всего моря в миниатюре: то, что Мзымта делает с одной бухтой за ночь, большие реки сделали со всем морем за тысячелетия. Почему у этой «полусолёности» именно такая цифра и что она меняет для купальщика — разбирали отдельно; там же — красивая история про двухэтажное течение в Босфоре.

Коротко

• Пресная вода примерно на полтора процента легче черноморской — после ливня она не смешивается с морем, а лежит сверху тонкой линзой.
• У устья Мзымты замеряли: слой в три-четыре метра, сверху около четырёх промилле, на трёх метрах — уже семнадцать.
• Линза тянулась до восьми километров от берега, площадь пятна доходила до 71,7 квадратного километра.
• Граница резкая: скачок солёности случается на паре сотен метров, и её видно цветом и мусорной полосой — на фронте вода подныривает, а плавающее остаётся на линии.
• Коричневый цвет — от взвеси, которую несёт река: чтобы граница читалась на снимке из космоса, хватает тончайшего следа мути в верхнем слое.
• Живёт линза от часов до дней; ветер слабее пяти метров в секунду её щадит, свежий — стирает быстро.
• Чёрное море само распреснено почти вдвое против океана — та же физика, растянутая на тысячелетия.

Черту после ливня не приходится искать специально: в дождливый сезон она сама ложится поперёк любого выхода из порта. Выберите штилевое утро после ночного дождя — и за первые полмили увидите своими глазами, как река лежит на море. Остальные разборы про воду, погоду и всё, что видно с палубы, собраны в журнале.