Как поймать волну

Английское словосочетание «Take off» переводится как «отрыв», «взлёт», и используется прежде всего в авиации, когда самолёт отрывается от взлётной полосы. В сёрфинге этим же термином описывают момент, когда доска начинает скользить по волне без дополнительных усилий со стороны сёрфера. В этот момент можно переставать грести и нужно вставать на ноги.

При обучении сёрфингу инструктор обычно говорит что-то такое: «Ты почувствуешь толчок, после которого доска начнёт ускоряться.» Также часто употребляется фраза «Волна толкнула» или наоборот «Волна не толкнула». Что же это за волшебный толчок такой, после которого всё меняется? С точки зрения физики – это переход в режим глиссирования.

Гидродинамика говорит нам о том, что существует два режима движения плавательных средств: водоизмещение и глиссирование. Для режима водоизмещения характерно достаточно глубокое погружение объекта в жидкость, а для движения нужно прилагать много сил на борьбу с сопротивлением этой жидкости. Второй возможный вариант – глиссирование, когда предмет движется по поверхности воды, практически не погружаясь в неё, а удерживаясь и скользя за счёт скоростного напора жидкости и создаваемой им подъёмной силы. Если у плавательного средства плоское дно, то при наборе определённой минимальной скорости возможен переход из режима водоизмещения в режим глиссирования.

Переход из режима водоизмещения в глиссирование можно сравнить в преодолением звукового барьера и проще всего объяснить на примере моторной лодки. Когда скорость мала, лодка толкает носом воду, создавая перед собой волну. Когда скорость лодки приближается к скорости распространения волны в жидкости, получается, что лодка как бы постоянно пытается заехать на волну, которую сама же перед собой и создаёт, это называется волновой кризис. Именно поэтому у моторных лодок часто задирается нос при движении. Увеличивая мощность двигателя, водитель заставляет лодку ехать всё быстрее, и в какой-то момент она обгоняет эту волну, выныривает на поверхность и начинает скользить по ней, как по твёрдой плоскости. Сопротивление резко падает, благодаря чему после выхода на режим глиссирования можно вдвое уменьшить мощность мотора, а скорость при этом не упадёт.

Тот же самый эффект позволяет кататься, например, на водных лыжах, вейкборде или кайте: ни один их этих снарядов не обеспечивает плавучести, без тяги райдер просто уйдёт под воду. Что касается сёрфборда, он достаточно плавучий, но на волне и без неё доска ведёт себя по-разному. Например, если попробовать встать на шортборд просто в воде, без волны, он утонет.

Лонгборд или софттоп затопить полностью сложнее, если ты не весишь 150+ кг, но разница в устойчивости при проезде и просто на плоской воде будет очевидна. Таким образом, сёрфборд позволяет медленно двигаться в режиме водоизмещения – когда сёрфер лежит на нём и гребёт. Проезд по волне возможен только в режиме глиссирования, так что с точки зрения физики «поймать волну» - это обеспечить переход из одного режима в другой.

Двигаться в режиме глиссирования может только плавательное средство с достаточно плоским дном. У современных сёрфбордов дно сделано с едва заметными выпуклостями и вогнутостями, которые определяют, как именно доска будет взаимодействовать с водой. Если вам интересно разобраться в деталях, почитайте статью «Конкейв и конвекс». Но в любом случае, у всех сёрфбордов дно достаточно плоское, чтобы двигаться в режиме глиссирования.

Второе условие – скорость, необходимая для перехода. В судостроении используется так называемое число Фруда:

В режиме глиссирования число Фруда находится в пределах от 1 до 3, точное значение зависит от многих параметров, но оно должно быть больше единицы. Соответственно, надо набрать скорость больше, чем квадратный корень из длины плавательного средства, умноженной на ускорение свободного падения. Для лонгборда 9'2'' это 5,2 м/с, а для шортборда 6'4'' – 4,3 м/с.

И вот тут мы переходим непосредственно к процессу ловли волн. В первую очередь «мотором» доски выступает сёрфер, который гребёт. Когда он оказывается на стенке, волна тоже подталкивает доску, причём «толчок» приходится в хвост. Энергия волны заставляет доску принять наклонное положение, вследствие которого она начинает скользить вниз под действием силы тяжести. Сила, с которой волна толкает доску в момент разгребания, пропорциональна площади соприкосновения доски с поверхностью воды. То есть чем больше доска, тем большее ускорение придаст доске волна. Кроме того, сила зависит от фазы самой волны: чем ближе к обрушению, тем больше энергии гребень волны несёт вперёд, то есть волна лучше толкает. (Освежить память об этом процессе можно в статье «Как образуются волны».)

Таким образом, скорость сёрфера в момент, когда он разгребается, складывается из скорости, которую он развил с помощью гребли, и скорости, которую ему придала волна. Если этой суммы будет достаточно, доска перейдёт в режим глиссирования, то есть сёрфер поймает волну. Если скорости не хватит, то сёрфер «не разгребётся», волна пройдёт дальше, оставив его позади.

Как повысить шансы на тейкоф

Эффективная гребля позволяет набрать бóльшую начальную скорость V₀. Помимо прямого вклада в итоговую скорость, она даёт вот что: волна подталкивает доску всё то время, пока сёрфер находится в наклонном положении на её стенке. Это время, в свою очередь, зависит от разности скоростей волны и сёрфера. То есть, чем большую скорость сёрфер заранее набрал греблей, тем дольше он будет находиться в толкающей фазе волны и большее ускорение от неё получит.

Площадь, которую волна толкает, больше зависит от ширины доски, чем от длины, так как стенка волны имеет изогнутую форму, и при разгребании не вся доска находится в контакте с поверхностью. Кроме того, энергия волны распределяется таким образом, что точка приложения силы узкая – условно волна толкает хвост сёрфборда. Именно поэтому на короткой, но очень широкой плюшке разгрестись проще, чем, например, на длинном, но узком гане. (Классификация досок в статье «Какие бывают доски для сёрфинга».)

Самое важное – место для старта. В пологой секции на плече волна придаёт доске маленькое ускорение. Это частично компенсируется размером доски, то есть оборудование влияет на ширину секции, в которой возможно поймать волну. При этом в правильном месте критической секции бывает возможно сделать «No paddle takeoff», то есть старт без единого гребка. Начальная скорость равна нулю, но задав правильный импульс вперёд и синхронизировав его с моментом, когда волна толкает доску, можно резко ускориться и мгновенно перейти в режим глиссирования.

Знание гидродинамики даёт лайфхак для разгребания. Дело в том, что при переходе из режима водоизмещения в глиссирование, меняется положение доски (или лодки) относительно воды. Нос опускается, а корма выныривает из волны. Если скорости для перехода чуть-чуть не хватает, этого же эффекта можно добиться перераспределением веса, и следствие станет причиной – начнётся глиссирование. Поэтому в момент, когда волна приподнимает хвост доски, нужно уменьшить прогиб, опустить плечи максимально низко, «продавить» доску. На лонгборде можно ещё согнуть ноги, но это надо делать технично, чтобы не раскачать доску, поэтому новичкам это может наоборот помешать.

Таким образом, успешный старт зависит от целого комплекса факторов, которые невозможно просчитать сознательно. Но зато мозг отлично копит данные, быстро производит вычисления и выдаёт готовый ответ – «греби, возьмёшь» или «пропусти, не разгребёшь». Это называется опыт, и он копится методом проб и ошибок. Вы и раньше наверняка знали, что, чтобы поймать волну, надо подобрать оборудование в соответствии с вашим опытом, научиться технично грести и правильно выбирать место для старта. Теперь вы ещё знаете, как именно это работает. А секрет успеха – практика, так что серфите. Но серфите с умом!