Whether or not you realize it, as a surfer you’re a master of complicated physics.
Осознаёте вы это или нет, но, занимаясь сёрфингом, вы подчиняете себе сложнейшие физические процессы.
The science of surfing begins as soon as you and your board first hit the water. The board’s size and light construction help it displace a lot of water. In turn, a buoyant force equal to the weight of the displaced water pushes up, counteracting you and your board’s weight. This lets you stay afloat while you wait to paddle for a wave.
Начинается это сразу после того, как вы с доской для сёрфинга оказываетесь в воде. Размер и лёгкая конструкция доски позволяют ей вытеснять много воды. В свою очередь выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды, поднимает вас на поверхность, противодействуя вашему весу и весу доски. Это позволяет вам оставаться на плаву, пока вы ждёте в воде.
And what exactly are you waiting for? The perfect wave, of course. Like other waves in physics, ocean waves represent a transfer of energy. Wind blowing across the ocean accelerates water particles near the surface, leading to the growth of ripples that become waves. These deviations from the flat surface are acted upon by gravity, which tries to restore the surface to its original flat state. As the waves then move through the water, particles push and pull on their neighbors through the wave induced pressure, and this motion propagates energy through the water in unison with the wave motion. The motion of these particles is much more limited than the overall motion of the waves. Near the shore, the shallower seafloor constrains the motion of the waves to occur in a more limited region than out at sea, concentrating the wave energy near the surface. If the topography of the shoreline is even and smooth, this will refract the waves to become more parallel to the shore as they approach.
Чего именно вы ждёте? Конечно, идеальной волны. Как и другие волны в физике, волны океана представляют собой перенос энергии. Ветер, дующий над океаном, ускоряет частицы воды у поверхности, создавая рябь, переходящую в волны. На искривления поверхности воды воздействует гравитация, стремясь вернуть ей первоначальный гладкий вид. Когда волны двигаются по воде, частицы взаимодействуют друг с другом под давлением, вызванным волной. Это движение распространяет энергию по воде синхронно с движением волны. При этом движение частиц ограничено по сравнению с общим движением волн. Около берега меньшая глубина дна сдерживает движение волн в пространстве меньшем, чем в открытом море, концентрируя энергию волн у поверхности. Гладкий и ровный рельеф береговой линии преломляет волны и по мере приближения делает их более параллельными берегу.
This is the crucial moment. As the wave gets near, you quickly pivot your board in the same direction as the wave and paddle to match its speed. Your board forms an angle with the water, and this creates a dynamic pressure on the bottom of it, forcing you and your board out of the water, to skim along the surface. At the same time, your increased forward momentum makes you more stable, allowing you to stand up and surf along the wave.
Это ключевой момент. Пока волна приближается, вы быстро разворачиваете доску по направлению движения волны и гребёте, чтобы достичь той же скорости. Доска образует с поверхностью воды угол, и это создаёт внизу доски динамическое давление, выталкивающее вас и доску из воды, из-за чего вы скользите по поверхности. В то же время импульс поступательного движения придаёт вам устойчивость, и вы можете встать в полный рост, двигаясь вдоль волны.
Now you’ve caught the wave, and are riding along its front face parallel to the shoreline. Fins on the surfboard allow you to alter your speed and direction by repositioning your weight. Above you is the wave’s crest, where the water particles are undergoing their greatest acceleration. That forces them to move faster than the underlying wave, so they shoot ahead before falling under gravity’s influence. This forms the waves’ characteristic curls, or jets, as they break along the shore. Sometimes, the curl might completely enclose part of the wave, forming a moving tube of water known as the barrel. Because of irregularities in the seafloor and the swell itself, few barrels last as long as the legendary 27-second ride off the coast of Namibia. But many who manage to get barreled have said they feel time passing differently inside, making it one of the most magical experiences a surfer can have.
Теперь вы поймали волну и несётесь перед ней, лицом параллельно к берегу. Плавники на доске помогают вам менять скорость и направление движения, перемещая центр тяжести вашего тела. Частицы воды в гребне волны над вами подвержены наибольшему ускорению. Из-за этого они двигаются быстрее, чем волна внизу, и мчатся вперёд перед тем, как обрушиться под влиянием гравитации. Так формируются характерные для волн завитки, которые потом разбиваются о берег. Иногда завиток полностью закрывает часть волны, образуя движущийся цилиндр воды, или так называемую трубу. Из-за неровности дна и неравномерности водной ряби трубы, подобные легендарной 27-секундной волне у побережья Намибии, очень редки. Многие из прокатившихся в трубе говорят, что время там внутри течёт по-другому, поэтому такой манёвр — одно из самых волшебных ощущений для сёрфера.
Of course, not all beaches are created equal. Offshore underwater canyons or rock formations in certain locations like Nazare, Portugal or Mavericks, California refract the incoming wave energy into a single spot, creating massive waves sought by surfers worldwide. And some of these waves travel for more than a week, with swells originating more than 10,000 kilometers away from shore. Waves surfed in sunny California may have originated in the stormy seas near New Zealand.
Разумеется, не все пляжи одинаковы. Морские подводные каньоны и скальные образования в таких местах, как Назаре в Португалии или Маверикс в штате Калифорния, концентрируют прибывающую энергию волны в одной точке, создавая огромные волны, за которыми охотятся сёрферы со всего мира. Некоторые волны неделями преодолевают огромные расстояния, начинаясь с лёгкой ряби за десять тысяч километров от берега. Волны, на которых катаются в солнечной Калифорнии, могли зародиться в бурных морях возле Новой Зеландии.
So while you may not be thinking about weather patterns in the South Pacific, tectonic geology, or fluid mechanics, the art of catching the perfect wave relies on all these things and more. And the waves we surf, created by wind, are just one visible part of the continuous oscillation of energy that has shaped our universe since its very beginning.
Вы можете и не думать о погодных условиях в южной части Тихого океана, тектонических процессах или гидромеханике, но искусство поймать идеальную волну зависит от всего этого и не только. Созданные ветром волны, по которым мы катаемся, являются просто видимой частью постоянного колебания энергии, которое когда-то сформировало и продолжает менять нашу Вселенную.