Волны-убийцы ( Блуждающие волны )

[HQ]

Блужда́ющие во́лны (волны-убийцы, волны-монстры) — гигантские одиночные волны высотой 20—30 (а иногда и больше) метров, возникающие в океане и обладающие нехарактерным для морских волн поведением.

При этом речь идет не о цунами, возникающих в результате землятресений и набирающих большую высоту на мелководье.

Долгое время блуждающие волны считались вымыслом, так как они не укладывались ни в одну математическую модель возникновения и поведения морских волн (с научной точки зрения волны высотой более 20,7 метров существовать в океанах Земли не могут), а также не находилось достаточного количества достоверных свидетельств. Однако последние исследования в рамках проекта Maxwave (Максимальная волна), который предусматривал мониторинг поверхности мирового океана с помощью радарных спутников ERS-1 и ERS-2 Европейсокого космического агентства (ESA) зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 25 метров. Эти исследования заставляют по-новому рассмотреть причины гибели за прошлые два десятилетия судов такого размера, как контейнеровозы и супертанкеры, включив в число возможных причин и блуждающие волны.

О природе блуждающих волн нет единого мнения, среди версий называются:

• неизвестные структуры, поглощающие энергию окружающих обычных волн;
• блуждающие волны как суперпозиция (интерференция) отдельных обычных волн;
• локальные области измененной гравитации.

Однако ни одна из версий не выдерживает никакой критики, поэтому на следующих этапах исследований предполагается заняться выяснением факторов, при которых возникают такие волны, и оценить возможность предсказания появления блуждающих волн, для увеличения безопасности мореходства.

Новый проект получил название Wave Atlas (Атлас волн) и предусматривает составление всемирного атласа наблюдавшихся волн-убийц и статистическую его обработку.

Прямое моделирование волн-убийц было предпринято в работах В.Е.Захарова, В.И.Дьяченко, Р.В.Шамина. Численно решались уравнения, описывающие нестационарное течение идеальной жидкости со свободной поверхностью. Используя особый вид уравнений, удалось проводить вычисления с большой точностью и на больших временных интервалах. В ходе численных экспериментов были получены характерные профили для волн-убийц, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными.

[HQ]

Спустя год снова напомнил о себе ураган с интернациональным именем Иван (Жан, Джон, Хуан, Йохан и так далее), который пронесся через Атлантику в сентябре 2004 года и оставил опустошающий след на островах Карибского моря и части побережья США, унеся при этом более ста жизней на побережье Гренады и ее столицы Сент-Джордж.

Как сообщил в начале августа журнал Science, сеть донных датчиков для измерения высоты волн, установленная Лабораторией морских исследований (США), зафиксировала во время прохождения этого урагана две необычайно высокие волны – 20 и 28 метров. За всю историю таких волн-гигантов американцам ни разу инструментально регистрировать не приходилось. Больше того, датчики в силу своих технологических особенностей (каждый из них работает всего лишь 552 секунды каждые восемь часов) «упустили» пик урагана, когда сила ветра вблизи его «глаза» достигала 225 км/час. По оценкам исследователей, в тот момент волны могли достигать сорокаметровой высоты.

Это что-то новенькое. Мы все хорошо знаем, что ужасающие тропические ураганы, ежегодно атакующие атлантическое побережье Америки, так же привычны для обитателей тех мест, как привычен для москвичей тополиный пух, удручающий их в начале каждого лета, к ним каждый раз готовятся, но каждый раз в результате подсчитывают убытки и, главное, жизни, унесенные беснующейся стихией. Ураган Иван, которому была присвоена почти высшая, четвертая, категория сложности (самая высокая – пятая), тоже не является чем-то из рук вон необычным, но волны, подобные зафиксированным, шокировали исследователей.

Первое, о чем они подумали, встретившись с водяными монстрами Ивана, – это те самые бродячие, или «экстремальные» волны-одиночки, которые когда-то называли девятым валом. До прошлого года их существование вообще считалось одним из морских мифов наподобие мифа о «Летучем голландце», да и сегодня остается непонятным, как они возникают. Никто не верил, что во время шторма, даже не самого сильного, а чаще всего и вообще средненького, может возникнуть волна, во много раз превышающая по высоте все окружающие.

Слухи об этих волнах бродят среди моряков столько времени, сколько существует мореплавание, и по мере того, как число кораблей росло (особенно в последние полтора века), росло и число сообщений о волнах-убийцах. Только за 25 лет (1969–1994 гг.) в Тихом и Атлантическом океанах были потеряны 22 супертанкера, при этом погибли 525 человек – эти потери были отнесены за счет волн-убийц. 12 подобных трагедий произошло за это время и в Индийском океане.

Встречи с волнами-убийцами чаще всего летальны, но бывают и счастливые исключения. Филипп Лижур, первый помощник капитана нефтяного танкера Esso Languedoc, до сих пор не может забыть о такой встрече, случившейся у восточного побережья Южной Африки в 1980 году.

«Мы попали в шторм, – рассказывает он, – и вдруг эта потрясающая волна. Она появилась прямо по носу, словно бы ниоткуда и была намного больше, чем остальные. Я никогда ничего подобного не видел. Волна ударила по палубе «словно кулак Бога», но, к счастью, танкер не утонул».

Страдают от аномальных волн и морские нефтяные платформы. Эксперты полагают, что именно волна-убийца разрушила буровую вышку компании Mobil Oil в районе Большой Ньюфаундлендской банки в 170 милях от порта Сент-Джонс (Канада). 15 февраля 1982 г. гигантская волна высотой с десятиэтажный дом разбила иллюминаторы и затопила пульт управления, после чего вышка перевернулась и затонула, унеся жизни всех 84 буровиков. В 1995 г. плавучая буровая «Веслефрик В» компании Statoil была серьезно повреждена волной-убийцей.

Европейское космическое агентство (ЕКА) в течение четырех лет вело охоту за волнами-гигантами. В прошлом году, набрав достаточно статистики, оно опубликовало доклад, в котором окончательно объявила миф о волнах-убийцах неопровержимой реальностью и, более того, доказало, что такие волны рождаются гораздо чаще, чем предполагалось – они, согласно наблюдениям, проносятся по океанам примерно раз в два дня.

Однако первое предположение о том, что ураган Иван был просто-таки перенаселен бандитствующими волнами-одиночками, не подтвердилось, Расчеты, проведенные американскими учеными на основании данных, полученных датчиками, показали, что, несмотря на свою громадность, это не приблудные волны-убийцы, а «родные» произведения самого Ивана, поднятые его собственными ветрами.

Этот вывод еще больше шокировал исследователей, поскольку никак не укладывался в существующие модели, описывающие поведение ураганов. Собственно, ничего особенно удивительного тут нет – любая компьютерная модель, имеющая отношение к атмосферным процессам и уж тем более к процессам, где есть взаимодействие воздуха и воды, представляет собой программу с громадным количеством параметров на входе, большинство из которых в точности неизвестны, и исследователю приходится многие из них брать «с потолка». Прежние «ураганные» модели были недурны, но, оказывается, не настолько недурны, чтобы предсказывать реальную высоту волн, – еще хорошо, что эти дуры концентрировались вокруг «глаза» урагана, того маленького пространства посреди бури, где водная поверхность спокойна и вовсю жарит солнце, и до берегов не добрались.

Раскручивали ли ураганы прежних времен волны до таких высот, неизвестно; ученые полагают, что раскручивали, только методы измерения в центре урагана были не слишком надежными и не могли их уловить. Новые датчики, которые их зарегистрировали, работают на совершенно новом принципе. Они не болтаются на беснующейся водной поверхности, а намертво вбиты в дно и измеряют водяное давление, а потом их данные преобразуются в высоту пробегающей над ними волны. Так что скорее всего водяные монстры, способные навсегда погрести под собой любую из статуй Церетели, свирепствовали и раньше, но с человечеством в контакт не вступали. По крайней мере, будем на это надеяться.

Некоторый осторожный скепсис связан вот с чем. Как мы знаем, времена меняются и в один и тот же ураган нельзя вступить дважды, его параметры тоже подвергаются некоторым коррекциям. Идет то, что мы называем глобальным потеплением. Тают ледники, нагреваются водные поверхности, влажность над ними возрастает, что, по данным Керри Эммануэля из Массачусетского технологического института, резко увеличивает разрушительную силу штормов. За последние 30 лет она удвоилась в Северной Атлантике вдвое за счет 10-процентного увеличения скорости ветров, развиваемой в них, и такого же увеличения их длительности, а на северо-западе Тихого океана (эти два района изучал Эммануэль) она возросла на 75%.

Но глобальное потепление, как считают ученые, не должно бы влиять на частоту возникновения ураганов, а она тем не менее возрастает. Согласно данным американской Национальной администрации по состоянию океана и атмосферы, с 1970 по 1994 год ситуация была стабильной и в среднем каждый год в Атлантике зарождалось в среднем 8,6 тропического шторма, пять ураганов и полтора мощных урагана типа Ивана. Потом ситуация изменилась – с 1995 по 2004 год среднее число ураганов с пяти увеличилось до 13,6, а среднее число мощных ураганов возросло до 3,8. Остановки в росте здесь пока не предвидится – в этом году наблюдается еще большая активность. В июне–июле уже пронеслось семь тропических штормов, большинство из которых превратилось в ураганы. До ноября, когда закончится штормовой сезон, ожидается еще от 11 до 14 мощных штормов, 9–11 из которых закончится ураганами.

Сколько из этих ураганов закончится Иванами, неясно, но в каждом из них будут бродить стаи водяных монстров. Неясно, то ли они всегда кучковались вокруг «глаза», невидные нам, то ли ураганы изменились и стали порождать волны, которых раньше не порождали; и не факт, что эти стаи никогда не доберутся до берегов. Все меняется.

[LINGREIXMASWISH]

Подумалось мне, что здесь это в тему.

В тему - 2.

В тему - 3.

В тему - 4.

[HQ]

Американские ученые промоделировали загадочные океанские "волны-убийцы", которые были признаны наукой сравнительно недавно, при помощи оптоволокна, сообщает журнал Nature.
Волны-убийцы (блуждающие волны, rogue waves, freak waves) - аномально высокие волны, возникающие "ниоткуда": на сравнительно гладкой морской поверхности неожиданно появляется огромная волна высотой 20-30 метров, похожая на движущуюся водяную стену. Волны-убийцы принципиально отличаются от цунами тем, что цунами вызываются сейсмическими явлениями, тогда как волны-убийцы возникают сами по себе. Кроме того, цунами могут достигать подобной высоты лишь на мелководье, а волны-убийцы появляются на любых глубинах.

Долгое время волны-убийцы считались морским мифом, однако в девяностых годах двадцатого века они были зафиксированы документально. В 1993 году была сделана фотография такой волны в Бискайском заливе, в 1995 - описано повреждение нефтяной платформы в Северном море. Дальнейшие случаи столкновения судов с этим явлением, фотографии, а также наблюдения со спутников убедительно показали, что волны-убийцы действительно встречаются и представляют серьезную угрозу для кораблей и морских сооружений.

Теории волнообразования не отрицают возможность случайного возникновения таких волн, однако чем больше волна, тем меньше вероятность, что она возникнет. Для волн-убийц вероятность случайного возникновения настолько мала, что они могли бы появляться раз в сотни лет. Это значит, что никто никогда, скорей всего, их бы не увидел. Между тем опыт моряков и спутниковые наблюдения показывают, что волны встречаются не так уж редко: по некоторым данным, раз в два дня.

Многие специалисты стремятся понять, каким образом возникают волны-убийцы, и научиться предсказывать их появление. Калифорнийские ученые решили промоделировать океанские волны волнами оптическими.

Исследователи подавали на вход нелинейной среды из оптоволокна световой сигнал. Сам сигнал имел фиксированную частоту (был чистым), однако к нему была добавлена небольшая примесь шума: "размытого" сигнала, состоящего из волн различных частот. Нелинейность волокна означает, что сигнал поведет себя плохо предсказуемым образом и неизвестно, каким он станет на выходе: простой зависимости от его параметров на входе не существует.
В нелинейной среде сигнал с примесью шума терял свою четкость и весь превращался в хаотический сигнал из волн различных частот. Однако на некоторых частотах возникали неожиданно четкие и яркие пики с интенсивностью даже большей, чем у изначального сигнала - аналог волн-убийц (волн с большой амплитудой). Грубо говоря, эксперимент сводился к следующему: волна с заданными параметрами попадала в сложную среду и вызывала в ней множество беспорядочных слабых волн с разными параметрами. В некоторых местах, однако, возникали отдельные четкие необычно большие волны. Откуда они взялись, тоже не очень понятно. Строго говоря, неочевидно, что механизм образования у оптических и водяных волн один и тот же. Исследователи, однако, надеются, что это именно так: условия эксперимента похожи на условия в море: волны, нелинейность и шум. Возможно, удастся разработать общую математическую модель возникновения таких волн.