Slunce už vystoupalo vysoko nad obzor, když se flotila dala do pohybu. Podmínky byly ideální, svěží vítr se opíral do plachet a příjemné klima pozdního řeckého léta bylo v přímém kontrastu se vzrušením nadcházející bitvy. Je druhého září roku 31 před Kristem a římský vojevůdce Marcus Antonius spolu s Kleopatrou, egyptskou faraonkou, shromáždili v Ambrakijském zálivu námořní sílu čítající několik stovek velkých bitevních lodí s délkou 50 až 70 metrů opatřených na přídi mohutnými dřevci vyčnívajícími před jejich trup těsně pod mořskou hladinou. Opatřeny těžkými bronzovými hroty byly zkonstruovány k tomu, rozdrtit a potopit každou loď, která se jim dostane do cesty. Několik mil před nimi čeká jejich protivník – početně menší a výrazně lehčí loďstvo vedené Octavianem, adoptovaným synem Julia Caesara. Jejich střetnutí, které vstoupí do historie jako bitva u Actia, se ale nevyvíjí podle předpokladu. Antoniovy lodě totiž nejsou z nějakého důvodu schopné dosáhnout rychlosti potřebné k najetí na nepřátelská plavidla, ta ale manévrují zcela bez omezení. Když se v pozdním odpoledni střetnutí chýlí ke svému smutnému konci, většina Antoniových lodí zůstává opuštěná a zničená na místě. Co způsobilo jejich zkázu a proč nebyly schopné využít svoji velkou převahu? Plinius starší, římský admirál, autor a filozof, přičítá ve svém encyklopedickém díle “Naturalis Historia” Antoniův nezdar štítovcům (štítovec lodivod, Echeneis naucrates, Linné, 1758) – rybám, které se přisávají (kromě jiného) na trup lodí a mohou tak prý způsobit jejich zpomalení.

O téměř dva tisíce let později, v létě 1893, se norský vědec a polárník dr. Fridtjot Nansen plaví v Arktických vodách severně od Sibiře. Jeho loď Fram, speciálně navržená a postavená pro polární výpravy, se potýká s neobvyklým problémem. Přestože podmínky jsou pro plavbu příznivé, loď, která normálně pluje rychlostí okolo 7 uzlů, se pod plnou parou bez zjevné příčiny plíží vpřed sotva 1 uzlem. Nansen je věděc a zanechává proto detailní popis události v lodním deníku výpravy. Odkazuje se na staré norské námořnické pověsti o místech zvaných “dødvann”, tedy “dead water” neboli “mrtvá voda”. Vysvětlení ale nenabízí.

Záznam se po několika letech ocitne na stole švédského postgraduálního studenta a pozdějšího významného experta na oceánografii Vagn Walfrid Ekmana (známého především svým objevem jevu dnes nazývaného “Ekmanovou spirálou” a týkajícího se vlivu Coriolisovy síly na mořské proudy). Toho celá věc zaujme a podaří se mu také najít její vědecké vysvětlení.

Podobně jako se v meteorologii musíme naučit dívat se na atmosféru nikoliv jako na homogenní plynové těleso s plynule se měnícími parmetry, nýbrž jako na soustavu relativně dobře vzájemně oddělených vzduchových hmot lišících se svojí teplotou a vlhkostí, musíme přijmout představu oceánu coby soustavy vzájemně oddělených vodních hmot. Ty se od sebe liší především svojí teplotou a obsahem soli, tedy “salinitou”. Jsou to představy neintuitivní, protože je nemůžeme snadno smyslově ověřit. Jednotlivé masy resp. Jejich hranice, ačkoliv se jejich parametry na rozhraní mění skokově, nejsou vidět. Osvojit si model oddělených hmot tak vyžaduje velkou představivost a schopnost abstrakce.

Vodní masy v oceánech jsou typicky oddělené horizontálními rozhraními. Primárně tak můžeme rozlišit povrchovou teplejší vrstvu s přístupem ke slunečnímu záření a hlubší, temnou a chladnou vrstvu, která je ale bohatá na živiny. Za vhodných podmínek dále vzniká mělko pod hladinou rozhraní definované rozdílnou salinitou. Typicky se tak děje v uzavřených zálivech a fjordech s přítokem sladké vody (Ambrakijský záliv), ale podobně k tomu dochází také v okolí tajících ledových ker na otevřeném moři (Severní ledový oceán). Pokud nastane vhodná kombinace hloubky tohoto rozhraní a ponoru plavidel v takové oblasti plujících (jako se to zřejmě přihodilo Antoniovi i Nansenovi), dochází k tvorbě takzvaných “vnitřních vln”. Jedná se o zvlnění plochy rozhraní mezi těmito vrstvami, které si můžeme představit podobně jako zvlnění hladiny moře, po kterém pluje loď. Vnitřní vlny se ale většinou na hladině příliš neprojevují – nemůžeme je tedy v přírodních podmínkách přímo vizuálně pozorovat. Vznik těchto vln vyžaduje relativně velké množství energie a ta je tak spotřebována na úkor dopředného pohybu plavidla s pohonem. Vše je samozřejmě možné popsat také exaktně matematicky (viz např. zde) – to ale ponechejme pro opravdu vážné zájemce:-)

Dobře je celý jev viditelný na záznamech laboratorních pokusů, ve kterých jsou obě vrstvy lišící se salinitou (a tedy svojí hustotou) odlišeny přidáním rozpustného barviva (převzato z blogu “Adventures in Oceanography and Teaching“).

Vnitřní vlny ale nejsou významné jenom pro pohyb, resp. jeho “nedostatek”, plavidel. Ukazuje se, že hrají významnou roli ve fungování obřího “termodynamického stroje” jménem světový oceán. Stroje, který udržuje globální homeostázi, ovládá planetární klima, ovlivňuje životní podmínky v jednotlivých částech oceánu a přilehlých moří ale i na kontinentech a hraje tak vlastně zásadní úlohu v přežití člověka a všeho živého.

Až se tedy příště budete plavit v Ionském moři, vzpomeňte si na události, které se tam odehrály před 2 tisíci let. A pokud se vám někdy stane, že loď nepopluje vpřed tak, jak byste si představovali, vězte, že se to děje nejen vám, ale potkává to i ty největší mořeplavce (ač příčiny těch našich problémů bývají většinou mnohem prozaičtější, než ty popsané v tomto textu).