Какая странная волна Науке до сих пор неизвестен механизм образования гигантских волн-убийц: Наука и техника: Lenta

Кто такие волны-убийцы

Волны-убийцы — неожиданно высокие волны, внезапно появляющиеся на поверхности моря. Благодаря чуду и опасности этого явления, а также очень короткой научной традиции его исследований, у него есть много названий: аномально высокие волны, экстремальные волны, локтевые волны, блуждающие волны, чудовищные волны (в англоязычной литературе — rogue волны аномальные, исключительные волны, гигантские волны, крутые волны).

Строгое определение гласит, что волны-убийцы — это волны, высота которых более чем в два раза превышает значительную высоту волны. Значительная высота волны рассчитывается для заданного периода в заданном регионе. Для этого выбирается треть всех зарегистрированных волн с наибольшей высотой и определяется их средняя высота.

Волны-убийцы не следует путать с цунами: цунами возникают в результате сейсмических событий и достигают большой высоты только у берега, в то время как волны-убийцы могут возникать по неизвестной причине почти в любом месте моря, при слабых и относительно слабых ветрах небольшие волны. Цунами опасны для прибрежных построек и кораблей у побережья, а смертоносная волна может разрушить любое судно или морское сооружение перед ним.

Повреждения, нанесенные смертельной волной норвежскому нефтеналивному танкеру Wilstar в 1974 году. Изображение из отчета проекта MaxWave.Lenta.ru

Волны-убийцы долгое время считались морским мифом: современные теории формирования волн (которые в целом работают достаточно хорошо) предсказывают, что вероятность появления таких волн ничтожна. Чем больше волна, тем реже она появляется (если только это не вызвано какой-то геофизической катастрофой) — даже при сильном ветре и большом волнении волны-убийцы должны появляться настолько редко, чтобы люди с ними, скорее всего, на просторах Мировой океан никогда бы не столкнулся.

Кроме того, невозможно было поверить в мистические волны, возникающие из ниоткуда. Некоторым очевидцам, также подтвержденным фотографиями, объяснили эффект «у страха большие глаза». На самом деле, оценить высоту огромной волны на глаз сложно, особенно находясь на атакованном корабле. Однако, когда гигантские деревья неоднократно регистрировались приборами, наука наконец признала их существование.

История исследования

Показания приборов на нефтяной вышке во время волны Дропнера. Изображение Statoil.Lenta.ru

Первым надежным инструментальным свидетельством возникновения волны-убийцы считается показания приборов на нефтяной платформе Dropner в Северном море. 1 января 1995 года при значительной высоте волны 12 метров (что вполне, но вполне нормально) внезапно возникла 26-метровая волна и ударила по платформе. Характер повреждений оборудования соответствовал указанной высоте волны.

Штормовые нагоны после 12:00 также немного уменьшились и не превысили 6 баллов. Курс корабля был снижен до минимума, слушался руля и хорошо играл на волне. Резервуар и палуба водой не затоплены. Внезапно в 13.01 носовая часть корабля слегка опустилась, и вдруг прямо на носу под углом 10-15 градусов к курсу корабля виднелся гребень одиночной волны, который поднялся на 4-5 м над уровнем моря водохранилище (фальшборт водоема 11 м). Гребень моментально упал на кадку и накрыл работающих там моряков (один из них погиб). Матросы рассказали, что корабль как бы плавно спускался, скользя по волне, и «уткнулся» в вертикальный участок своей передней части. Удар никто не почувствовал, волна плавно накатывала на танк корабля, накрыв его слоем воды толщиной более 2 метров, продолжения волны ни вправо, ни влево не было. Из книги И. Лавренова. «Математическое моделирование ветрового волнения в пространственно неоднородном океане», статья Е. Пелиновского и А. Слюняева.

Когда волны-убийцы получили официальное признание, к ним отнеслись всерьез. В частности, многие морские катастрофы были переоценены. К ранее недостоверным сообщениям об убийственных волнах начали относиться гораздо серьезнее. Некоторые ученые предполагают, что между 1968 и 1994 годами смертельные волны убили 22 супертанкера (а уничтожить один супертанкер очень сложно). Эксперты, однако, расходятся во мнениях относительно причин многих кораблекрушений: неизвестно, были ли замешаны смертоносные волны.

Однако некоторые случаи являются общепринятыми. Например, в 1974 году у берегов ЮАР смертельная волна сильно повредила норвежский нефтяной танкер Wilstar. В 1975 году в озере Верхнем (примечание: на Великих озерах, а не в открытом море!) На Андерсон обрушились две смертоносные волны. Серьезных повреждений не было, но позже выяснилось, что в это же время затонул неподалеку, даже не успев послать сигнал бедствия, грузовое судно «Эдмунд Фицджеральд». Все члены экипажа погибли, поэтому точная причина катастрофы неизвестна, но есть основания полагать, что смертельные волны способствовали потоплению (или даже были единственной причиной).

В 1980 году российский танкер «Таганрогский залив» столкнулся с смертельной волной (см. Вставку). Примечательно, что в этом случае, судя по описанию, волна точно попала в корабль (в целом ширина гигантских волн может достигать нескольких сотен метров).

В 2001 году в южной части Атлантического океана корабли Bremen и Caledonian Star подверглись нападению несколькими тридцатиметровыми волнами, повредившими капитанские палубы и разрушившим навигационное оборудование. В 2005 году пассажирское судно Norvijian Don у побережья Северной Америки столкнулось с тремя смертоносными волнами, которые также серьезно повредили верхние палубы.

В 2000 году Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило проект исследования аномальных волн MaxWave. Спутниковые наблюдения показали, что волны-убийцы возникают в океане почти каждые два дня.

Анализ радиолокационных данных с нефтяной платформы Гома в Северном море показал, что за 12 лет в доступном поле зрения было зарегистрировано 466 волн-убийц. Теоретические расчеты показали, что появление волны-убийцы в этой области может происходить примерно раз в десять тысяч лет.

Классификация волн-убийц

Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) делит волны-убийцы на рассеивающие и нерассеивающие волны. Последние могут путешествовать в океане на довольно большие расстояния: от 5 до 10 миль. В этом случае вы можете рано заметить волну и постараться избежать ее встречи. Но рассеянные волны появляются буквально из ниоткуда, ударяются о корабль и бесследно исчезают. Такие непредсказуемые волны-убийцы смертельны.

Кроме того, такие волны классифицируются как гребни или впадины. По внешнему виду гребневые волны делятся на три основных типа: одиночная волна («одиночная башня»), группа из трех волн («три сестры») и волна «белой стены». Лощины, которые многие моряки называют дырой в море.

Причины возникновения

 Никто до конца не понял точных причин этого опасного явления. Скорее всего, существует столько факторов, которые могут способствовать формированию волны-убийцы, что привести их к общему знаменателю просто невозможно. Например, обычные волны могут двигаться навстречу течению, которое замедляет их в одной точке, объединяться и превращаться в одну гигантскую волну. Этому также способствует мелководье, где волны взаимодействуют друг с другом, с морским дном и течением одновременно. Поэтому своевременно спрогнозировать появление приливной волны становится невозможным, а значит, заранее даже защищаться нереально.

Волна Дропнера

 Долгое время блуждающие гигантские смертоносные волны считались пустой выдумкой. И это вполне понятно — прочтите заголовок еще раз! Более того, существующая математическая модель появления морских волн просто не допускала существования внезапно появляющейся водной стены высотой более двадцати метров. Но 1 января 1995 года математикам пришлось заново разработать аналитическую систему: волна, которая возникла на буровой установке «Дропнер», превышала 25 метров. Миф оказался правдой, и моряки долгое время не знали, радоваться ли подтвержденному байку или начинать бояться уже вполне реальных волн-убийц.

Почему они появляются?

Одна из наиболее распространенных гипотез о причинах аномальной волны основана на суперпозиции волн разной длины. Говоря простым языком, несколько сравнительно небольших деревьев «сливаются» в одну огромную волну, которая какое-то время «живет», а затем исчезает. Однако проведенные расчеты показали, что правдоподобие этой гипотезы ничтожно.

Интересен тот факт, что волна-убийца может быть не только гребнем, но и депрессией. Однако кораблю, столкнувшемуся с естественной ловушкой, легче не будет. Представьте себе неожиданное падение в морскую пучину на глубину девятиэтажного дома!

Исследователи паранормальных явлений также интересуются феноменом, который ученые не могут объяснить. По одной из продвинутых версий, аномальная активность затопленной Атлантиды могла стать причиной появления сверхволн. Некоторые даже предполагают, что раса атлантов все еще живет глубоко внутри и разрабатывает новые технологии. Уфологи предполагают, что появление волн-убийц связано с экспериментами с НЛО.

Что может волна-убийца

Волна в Бискайском заливе 1993 г. (тип «белая стена»). Фото NOAA.Lenta.ru

Обычно приливная волна описывается как быстро приближающаяся стена огромной высоты. Впереди впадина глубиной в несколько метров — «яма в море». Высота волны обычно указывается точно как расстояние от наивысшей точки гребня до самой низкой точки впадины. По внешнему виду «волны-убийцы» делятся на три основных типа: «белая стена», «три сестры» (группа из трех волн) и одиночная волна («одиночная башня»).

Чтобы узнать, на что они способны, посмотрите фото Wilstar выше. Поверхность, на которую падает эта волна, может подвергаться давлению до ста тонн на квадратный метр (около 980 килопаскалей). Типичная двенадцатиметровая волна грозит всего шестью тоннами на квадратный метр. Большинство современных судов могут перевозить до 15 тонн на квадратный метр.

Согласно наблюдениям Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), волны-убийцы распространяются, а не распространяются. Те, кто не пропал, могут проделать долгий путь по морю: от шести до десяти миль. Если корабль замечает волну издалека, возможно, вы успеете сделать некоторые измерения. Разбросанные появляются буквально из ниоткуда (видимо, такая волна обрушилась на «Таганрогский залив»), обрушиваются и исчезают.

Убийственные волны также могут быть опасны для спасательных вертолетов. Изображение Военно-морского института США Lenta.ru

По мнению некоторых экспертов, смертоносные волны опасны и для вертолетов, летящих низко над морем, в первую очередь спасательных. Несмотря на, казалось бы, маловероятное событие, авторы гипотезы считают, что его нельзя исключать и что как минимум два случая гибели спасательного вертолета аналогичны результату удара гигантской волны.

Откуда берутся волны-убийцы

На этот вопрос нет удовлетворительного ответа. Фактическая частота их появления, очевидно, отличается от теоретически ожидаемой. Было предложено несколько теорий специально для объяснения этого явления, некоторые оказались успешными в некоторых отношениях, но ни одна из них еще не получила полного признания.

Ученые пытаются понять, как энергия в океане перераспределяется таким образом, что могут образовываться волны-убийцы. Поведение нелинейных систем, таких как поверхность моря, описать чрезвычайно сложно. Некоторые теории используют нелинейное уравнение Шредингера для описания возникновения волн. Некоторые пытаются применить существующие описания солитонов — уединенных волн необычной природы. В ходе последних исследований по этой теме ученым удалось воспроизвести очень похожее явление в электромагнитных волнах, но это пока не привело к практическим результатам.

Некоторые эмпирические данные об условиях, при которых более вероятно возникновение волн-убийц, все еще известны. Так, если ветер толкает волны против сильного течения, это может привести к появлению высоких и крутых волн. Это известно, например, по курсу мыса Агульяс (где пострадал Wilstar). Другими наиболее опасными районами являются течение Куросио, Гольфстрим, Северное море и прилегающие районы.

Специалисты называют следующие предпосылки возникновения волны-убийцы: 1) область пониженного давления; 2) ветер, дующий в одну сторону более 12 часов подряд; 3) волны, движущиеся с той же скоростью, что и область пониженного давления; 4) волны, движущиеся против сильного течения; 5) быстрые волны, которые достигают более медленных волн и сливаются с ними.

Однако абсурдная природа волн-убийц проявляется в том, что они могут возникать даже тогда, когда перечисленные условия не выполняются. Эта непредсказуемость — главная загадка для ученых и опасность для моряков.

Волна убийца генерирует инфразвук?

Древние морские легенды рассказывают о русалках — мифических женщинах-русалках, привлекающих моряков к рукам. Согласно легендам, их голоса могут затуманить разум человека и заставить его пойти на любое безумие, например, броситься в море. Иногда даже случалось, что весь экипаж корабля сразу оказывался в море. Впоследствии другие мореплаватели, столкнувшись с пустым кораблем, вполне могли принять его за мифического Летучего Голландца.

Вы спрашиваете меня, какая связь между мифом о русалке и огромной смертоносной волной? Придется сделать небольшое отступление и рассказать читателю о таком интересном природном явлении, как инфразвук. Этот термин называется низкочастотным звуком, который не слышен человеческим ухом, но в то же время может воздействовать на тело. Кто-то начинает плохо себя чувствовать, кто-то сбивается с толку.

В море инфразвук иногда может возникать во время шторма. Под воздействием природного явления людей начинают преследовать галлюцинации. Например, моряки могут подумать, что корабль охвачен пламенем, что побуждает их прыгнуть в море. Считается, что инфразвук породил легенды о женщинах-русалках.

Теперь самое интересное, что некоторые исследователи предполагают, что гигантская волна-убийца также способна генерировать инфразвук. Если это правда, то у тех, кто встречает ее в море, почти нет шансов выжить.

Откуда берутся опасные волны

До недавнего времени океанологи считали, что волны-убийцы порождаются хорошо изученными линейными процессами. Такие волны являются продуктом интерференции, когда маленькие волны «складываются», сливаясь в большую.

В некоторых случаях это, вероятно, так. Это подтверждается ситуацией на мысе Агульяс, южной оконечности африканского континента, где гигантские волны регулярно «атакуют» корабли, которые огибают мыс.

Здесь проходит условная граница между Атлантическим океаном и Индийским океаном, и волны-убийцы, по мнению ученых, образуются при столкновении ветров, дующих с юга, с быстрым течением Агулиаса. Скорость водных потоков замедляется, и волны накапливаются друг на друга, образуя сверхвысокие валы.

Схема формирования волны монстра

Сверхволны не редкость в течении Куросио к югу от Японии, Гольфстриме и чрезвычайно мрачных водах у мыса Горн. Там ситуация очень похожая: быстрые течения сталкиваются с встречным ветром.

Максимумы помех могут возникать, когда волны преодолевают естественные препятствия, такие как острова, рифы и отмели. Например, обойдя остров, они встречаются на противоположной стороне, перекрывая друг друга.

правда, ко всем волнам-убийцам сложно применить механизм интерференции. Следовательно, в случае с Северным морем, где вообще нет быстрых течений, он совершенно не подходит.

Крупномасштабные погодные нарушения: циклоны и антициклоны считаются еще одной причиной возникновения волн-убийц. Они приводят к понижению или повышению уровня поверхности океана в областях высокого и низкого давления.

В случаях, когда давление падает на десятки миллиметров (например, при прохождении тайфунов), на поверхности океана образуются возвышения высотой в несколько метров. Падение давления также приводит к сильным резонансным явлениям, которые могут даже вызывать гигантские волны.

Уникальные фото: трагическая встреча корабля в океане с беспощадной смертоносной волной

Причиной возникновения аномальных уединенных волн также может быть расширение зоны высокого давления — движение с определенной скоростью фронта высокого атмосферного давления в сторону зон низкого давления.

Следующая причина появления волн-убийц — быстрые волны, которые достигают и поглощают более медленные. Вероятно, волны, которые движутся со скоростью распространения области низкого давления, или волны, движущиеся против сильного течения, могут даже достигать гигантских размеров.

Некоторые океанологи считают, что ветер, дующий в постоянном направлении более 12 часов подряд, также может образовывать огромные чудовищные волны.