Физики АНУ разработали оборудование против “волн-убийц”

Ученые Исследовательской школы физики и инженерных наук (The Research School of Physics and Engineering) Австралийского национального университета в Канберре разработали оборудование, которое позволит своевременно обнаруживать появление “волн-убийц” и предупреждать о них морские суда.

Группа ученых во главе с профессором Нейлом Ахмедиевым (Nail Akhmediev) разработала новый прибор. Прикреплённый к мачте судна, он будет собирать информацию о поверхности океана и сообщать о приближении “волны-убийцы” раньше, чем она станет заметна с борта судна.

«Даже несколько секунд – это уже огромная фора, – утверждает профессор Ахмедиев. – Этого будет достаточно, чтобы спасти человеческие жизни».

Данные, собранные такими устройствами, будут дополнены информацией со спутников, что позволит составить полную картину появления волн-убийц в океане и спрогнозировать места их возникновения в будущем.

“Волны-убийцы”, они же “блуждающие” или “гигантские” волны, – это одиночные волны высотой до 40 м, чаще 20-30 м, которые появляются в океане в различных местах без видимых причин и отличаются нехарактерным для обычных волн поведением.

Это не цунами, которые возникают в результате землетрясений, и набирают силу и высоту только на мелководье. “Блуждающие” волны долгое время считались мифом. Общество не верило рассказам очевидцев, полагая, что они от страха преувеличивают опасность.

В 1995 году на нефтяную платформу Draupner, находившуюся в Северном море, обрушилась волна высотой в 26 м. Показания приборов и характер повреждений платформы подтвердили, что “волны-убийцы” – не выдумка. Когда в том же году лайнер Queen Elizabeth 2 столкнулся с 29-метровой волной в Северной Атлантике, рассказам очевидцев поверили окончательно.

Из последующих случаев самыми громкими стали столкновение лайнеров Bremen и Caledonian Star с 30-метровой волной у берегов Южной Африки в 2001 году и встреча лайнера Norwegian Dawn с серией из трёх волн высотой 21 м каждая у побережья Джорджии, США, в 2005 году. Происшествия нанесли урон судам, но не повлекли за собой человеческих жертв.

Одна из особенностей “блуждающих”волн – способность передвигаться группами по три. Это явление получило название «три сестры» и последний раз было замечено в 2010 году в Средиземном море, когда кипрский круизный лайнер Louis Majesty столкнулся с тремя последовательными волнами высотой 8 м каждая.

Волны разбили иллюминаторы на обзорной палубе, два пассажира погибли, ещё 14 получили ранения. Относительно небольшая высота этих волн не мешает причислять их к «убийцам»: чтобы считаться “гигантской”, волна должна всего лишь в два раза превышать так называемую «значимую высоту волн», которая рассчитывается отдельно для каждого периода в заданном регионе исходя из его условий.

Кроме «трёх сестёр» по внешнему виду выделяют типы «белая стена» и «одиночная башня».

В 2000 году Европейское космическое агентство (ESA) запустило проект спутникового обнаружения волн-убийц MaxWave. На участках, выбранных для мониторинга, за три недели было зафиксировано 25 гигантских волн.

«Прямо сейчас в Мировом океане блуждает не менее десяти “волн-убийц”, – соглашается с этими выводами профессор Ахмедиев. – Как и в любой другой момент времени».

Профессор и его команда занимаются причинами возникновения “волн-убийц”. В материалах, опубликованных в журнале Proceedings of the Royal Society A, учёные описывают их природу с помощью нелинейного уравнения Шрёдингера.

Частным случаем этого уравнения являются так называемые солитоны – аномальные волновые колебания. Изучение солитонов позволило в 2011 году воссоздать механизм появления волны-убийцы в лабораторной волновой среде.

Наблюдения показывают, что к появлению гигантских волн приводит сильный ветер, дующий против морского течения, а также образование области пониженного давления или разная скорость движения обычных волн, которые догоняют друг друга и сливаются в одну. Но объяснить, почему “волны-убийцы” возникают вне действия этих факторов, волновая физика пока бессильна.

Данные о частотности появления блуждающих волн заставляют пересмотреть причины крушения или исчезновения судов, включая крупные контейнеровозы и супертанкеры. Столкнувшись с волной в 25 м, суда не переносят колоссального давления: каждый квадратный метр палубы должен выдержать вес в 100 тонн.

Для сравнения: волна в 12 м – высокая, но не аномальная, – может обрушить всего 6 тонн веса на эту же площадь. Большинство судов не выдерживают более 15 тонн на квадратный метр. Поскольку волны-убийцы возникают внезапно, и очень часто – при спокойном море, экипаж может не успеть подать сигнал бедствия. В результате судно просто исчезает с радара, а очевидцев, способных рассказать о происшествии, не остаётся в живых.

Но не всё так страшно, как может показаться. Десять волн, пускай даже гигантских – ничтожно мало на просторах мирового океана. Большинство судов и моряков никогда не встречают этот феномен.

Тем не менее, чтобы свести ущерб от возможного столкновения к минимуму, моряков обучают справляться с волнами-убийцами: опытный штурман развернёт нос перпендикулярно валу и пройдёт сквозь него в подходящий момент, чтобы судно не разломилось пополам на гребне волны.

Источник

+1