Волна-убийца, атаковавшая танкер "Эссо Лангедок" в 1980 году. Мачта справа находится на 25 метров выше уровня моря. Фото первого ассистента Филиппа Лижура, воспроизведенное на веб-сайте esa.int.
Какая странноватая волна
Науке до сего времени неизвестен механизм образования циклопических волн-убийц
За тыщи лет мореплавания люди научились биться с угрозами аква стихии. Лоции указывают неопасный путь, синоптики предупреждают о штормах, спутники наблюдают за айсбергами и другими небезопасными объектами. Но до сего времени неясно, как уберечься от тридцатиметровой волны, которая внезапно появляется без видимых обстоятельств. Еще пятнадцать годов назад таинственные волны-убийцы числились выдумкой.Кто такие волны-убийцы
Волны-убийцы - в один момент возникающие на морской поверхности внезапно высочайшие волны. За счет удивительности и угрозы этого явления, также очень недлинной научной традиции его исследования заглавий у него огромное количество: аномально высочайшие волны, экстремальные волны, волны-шатуны, блуждающие волны, волны-монстры (в английской литературе - rogue waves, abnormal waves, exceptional waves, giant waves, steep wave events).
Серьезное определение говорит, что волнами-убийцами числятся волны, высота которых более чем вдвое превосходит значимую высоту волн. Важная высота волн рассчитывается для данного периода в данном регионе. Для этого отбирается третья часть всех зафиксированных волн, имеющих самую большую высоту, и находится их средняя высота.
Волны-убийцы не следует путать с цунами: цунами появляются в итоге сейсмических явлений и набирают огромную высоту только поблизости от берега, тогда как волны-убийцы могут появляться без узнаваемых обстоятельств, фактически на любом участке моря, при слабеньком ветре и относительно маленьком волнении. Цунами небезопасны для береговых сооружений и судов, стоящих близко к берегу, в то время как волна-убийца может убить хоть какое судно либо морское сооружение, которое ей подвернется.
Повреждения, нанесенные волной-убийцей норвежскому танкеру "Уильстар" в 1974 году.
Изображение из отчета по проекту MaxWave.
Волны-убийцы длительное время числились морским мифом: современные теории волнообразования (которые, в общем, работают достаточно удачно) предвещают, что возможность возникновения таких волн ничтожно мала. Чем больше волна, тем пореже она возникает (если только ее не вызывает какая-то геофизическая трагедия) - даже при сильном ветре и большенном волнении волны-убийцы должны могли быть появляться так изредка, что люди с ними, вероятнее всего, на просторах Мирового океана никогда бы не сталкивались.
Тем паче нереально было поверить в магические волны, возникающие ниоткуда. Отдельные свидетельства свидетелей, даже подтвержденные фото, объяснялись эффектом "у ужаса глаза значительны". Вправду, на глаз тяжело оценить высоту большой волны, в особенности находясь на атакованном ей корабле. Но когда огромные валы были неоднократно зарегистрированы устройствами, наука совсем признала их существование.
История исследования
Показания устройств на нефтяной платформе во время волны "Дропнер".
Изображение компании "Статойл".
Первым надежным инструментальным свидетельством возникновения волны-убийцы числятся показания устройств на нефтяной платформе "Дропнер", расположенной в Северном море. Первого января 1995 года при важной высоте волн 12 метров (что много, но полностью обычно) вдруг появилась 26-метровая волна, обрушившаяся на платформу. Нрав повреждений оборудования соответствовал обозначенной высоте волны.
Описание встречи русского танкера-рефрижератора "Таганрогский залив" с волной-убийцей 27 апреля 1984 г.
Волнение моря после 12 ч тоже несколько уменьшилось и не превышало 6 баллов. Ход судна был сбавлен до самого малого, оно слушалось руля и отлично «отыгрывалось» на волне. Бак и палуба водой не заливались. Внезапно в 13 ч 01 мин носовая часть судна несколько опустилась, и вдруг у самого форштевня под углом 10-15 градусов к курсу судна был увиден гребень одиночной волны, которая высилась на 4-5 м над баком (фальшборт бака отстоял от уровня воды на 11 м). Гребень одномоментно обвалился на бак и накрыл работающих там матросов (какой-то из них умер). Матросы ведали, что судно вроде бы плавненько пошло вниз, скользя по волне, и "зарылось" в вертикальный срез ее передней части. Никто удара не ощутил, волна плавненько перекатилась через бак судна, накрыв его слоем воды шириной более 2 м. Ни на право, ни на лево продолжения волны не было.
Из книжки И. Лавренова. "Математическое моделирование ветровых волн в пространственно-неоднородном океане", цит. по статье E. Пелиновского и А. Слюняева.
Когда волны-убийцы получили официальное признание, ими занялись серьезно. А именно, были переоценены многие морские катастрофы. Свидетельства о волнах-убийцах, ранее не вызывавшие доверия, стали восприниматься еще серьезнее. Некие ученые подразумевают, что за период с 1968 по 1994 год волны-убийцы загубили 22 супертанкера (а убить супертанкер очень тяжело). Специалисты, но, расползаются в оценках обстоятельств многих кораблекрушений: непонятно, участвовали ли в их волны-убийцы.
Все же некие случаи общепризнаны. Так, в 1974 году у побережья Южной Африки волна-убийца очень повредила норвежский танкер "Уильстар". В 1975 году в Верхнем озере (направьте внимание - на Величавых озерах, не в открытом море!) по судну "Андерсон" стукнули две волны-убийцы. Обошлось без суровых повреждений, но потом оказалось, что в это время недалеко затонуло, не успев даже подать сигнал бедствия, грузовое судно "Эдмунд Фицджеральд". Все члены экипажа погибли, потому четкая причина катастрофы неведома, но есть основания считать, что волны-убийцы занесли собственный вклад в крушение судна (либо даже являлись единственной предпосылкой).
В 1980 году с волной-убийцей столкнулся русский танкер "Таганрогский залив" (см. врезку). Любопытно, что в данном случае, судя по описанию, волна пришлась ровно на корабль (вообщем говоря, ширина циклопических волн может достигать нескольких сот метров).
В 2001 году на юге Атлантического океана суда "Бремен" и "Каледониан стар" были атакованы несколькими тридцатиметровыми волнами, которые повредили капитанские мостики и убили навигационное оборудование. В 2005 году пассажирское судно "Норвиджиан Дон" около побережья Северной Америки столкнулось с 3-мя волнами-убийцами, которые серьезно повредили даже верхние палубы.
В 2000 году Европейское галлактическое агентство (ESA) запустило проект исследования волн-убийц MaxWave. Спутниковые наблюдения нашли, что волны-убийцы появляются в океане чуть не раз в два денька.
Анализ данных радаров нефтяной платформы Гома в Северном море показал, что за 12 лет в доступном поле обозрения было зафиксировано 466 волн-убийц. Теоретические расчеты демонстрировали, что в этом регионе возникновение волны-убийцы могло бы происходить приблизительно раз в 10 тыщ лет.
Что может волна-убийца
Волна в Бискайском заливе в 1993 году (тип "белоснежная стенка").
Фото NOAA.
Обычно волна-убийца описывается как стремительно приближающаяся водяная стенка большой высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров - "дыра в море". Высота волны обычно указывается конкретно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему облику "волны-убийцы" делятся на три главных типа: "белоснежная стенка", "три сестры" (группа из 3-х волн), одиночная волна ("одиночная башня").
Чтоб оценить, что они могут, довольно посмотреть на фотографию "Уильстара" выше. Поверхность, на которую обрушивается такая волна, может испытывать давление до 100 тонн на квадратный метр (около 980 килопаскалей). Обычная двенадцатиметровая волна грозит только шестью тоннами на квадратный метр. Большая часть современных судов может выдержать до 15 тонн на квадратный метр.
По наблюдениям Государственного управления океанических и атмосферных исследовательских работ США (NOAA), волны-убийцы бывают рассеивающиеся и нерассеивающиеся. Нерассеивающиеся могут сделать по морю достаточно длинный путь: от 6 до 10 миль. Если судно замечает волну издалече, можно успеть принять какие-то меры. Рассеивающиеся же возникают практически ниоткуда (видимо, такая волна штурмовала "Таганрогский залив"), обрушиваются и исчезают.
Волны-убийцы могут представлять опасность даже для спасательных вертолетов.
Изображение Военно-морского института США.
По воззрению неких профессионалов, волны-убийцы небезопасны даже для низковато летающих над морем вертолетов: сначала, спасательных. Невзирая на кажущуюся маловероятность такового действия, создатели догадки считают, что ее нельзя исключать и что как минимум два варианта смерти спасательных вертолетов похожи на итог удара огромной волны.
Откуда берутся волны-убийцы
Удовлетворительного ответа на этот вопрос не существует. Настоящая частота их возникновения естественным образом расползается с предсказанной на теоретическом уровне. Было предложено несколько теорий специально для разъяснения этого парадокса, некие из их были удачны в отдельных качествах, но ни одна пока не получила полного признания.
Ученые пробуют узнать, как энергия в океане перераспределяется таким макаром, что образование волн-убийц становится вероятным. Поведение нелинейных систем, схожих морской поверхности, обрисовать очень трудно. Некие теории употребляют для описания появления волн нелинейное уравнение Шредингера. Некие пробуют применить имеющиеся описания солитонов - одиночных волн необыкновенной природы. В процессе последнего исследования на данную тему ученым удалось воспроизвести очень схожее явление в электрических волнах, но к практическим результатам это пока не привело.
Некие эмпирические данные о том, в каких критериях появление волн-убийц более возможно, все таки известны. Так, если ветер гонит волны против сильного течения, то это может привести к возникновению больших крутых волн. Этим грустно понятно, к примеру, течение Игольного мыса (в каком пострадал "Уильстар"). Другими зонами завышенной угрозы являются течение Куросио, Гольфстрим, Северное море и прилегающие районы.
Специалисты именуют последующие предпосылки для появления волны-убийцы: 1) область пониженного давления; 2) ветер, дующий в одном направлении более 12 часов попорядку; 3) волны, передвигающиеся с той же скоростью, что и область пониженного давления; 4) волны, передвигающиеся против сильного течения; 5) резвые волны, догоняющие более неспешные волны и сливающиеся с ними совместно.
Вздорный нрав волн-убийц, но, проявляется в том, что они могут появляться тогда и, когда перечисленные условия не производятся. В этой непредсказуемости и заключается основная загадка для ученых и опасность для моряков.
Александр Бердичевский
--------------------------------------------------------------------
Огромная волна (высотой около 20 м) в проливе Дрейка; фотосъемка с борта НИС "Академик Иоффе". Фото А. В. Григорьева (ИО РАН), воспроизведенное на веб-сайте МГУ.
Ученые сделали оптическую модель океанских "волн-убийц"
Южноамериканские ученые промоделировали таинственные океанские "волны-убийцы", которые были признаны наукой сравнимо не так давно, с помощью оптоволокна, докладывает журнальчик Nature.
Волны-убийцы (блуждающие волны, rogue waves, freak waves) - аномально высочайшие волны, возникающие "ниоткуда": на сравнимо гладкой морской поверхности внезапно возникает большая волна высотой 20-30 метров, схожая на передвигающуюся водяную стенку. Волны-убийцы принципно отличаются от цунами тем, что цунами вызываются сейсмическими явлениями, тогда как волны-убийцы появляются сами по для себя. Не считая того, цунами способны достигать схожей высоты только на мелководье, а волны-убийцы возникают на всех глубинах.
Длительное время волны-убийцы числились морским мифом, но в 90-х годах двадцатого века они были зафиксированы документально. В 1993 году была изготовлена фото таковой волны в Бискайском заливе, в 1995 - описано повреждение нефтяной платформы в Северном море. Последующие случаи столкновения судов с этим явлением, фото, также наблюдения со спутников внушительно проявили, что волны-убийцы вправду встречаются и представляют суровую опасность для кораблей и морских сооружений.
Теории волнообразования не опровергают возможность случайного появления таких волн, но чем больше волна, тем меньше возможность, что она возникнет. Для волн-убийц возможность случайного появления так мала, что они могли бы появляться раз в сотки лет. Это означает, что никто никогда, скорей всего, их бы не увидел. Меж тем опыт моряков и спутниковые наблюдения демонстрируют, что волны встречаются не так изредка: по неким данным, раз в два денька.
Многие спецы стремятся осознать, каким образом появляются волны-убийцы, и научиться предвещать их возникновение. Калифорнийские ученые решили промоделировать океанские волны волнами оптическими.
Исследователи подавали на вход нелинейной среды из оптоволокна световой сигнал. Сам сигнал имел фиксированную частоту (был незапятнанным), но к нему была добавлена маленькая примесь шума: "размытого" сигнала, состоящего из волн разных частот. Нелинейность волокна значит, что сигнал поведет себя плохо прогнозируемым образом и непонятно, каким он станет на выходе: обычный зависимости от его характеристик на входе не существует.
В нелинейной среде сигнал с примесью шума терял свою четкость и весь преобразовывался в хаотический сигнал из волн разных частот. Но на неких частотах появлялись внезапно точные и калоритные пики с интенсивностью даже большей, чем у изначального сигнала - аналог волн-убийц (волн с большой амплитудой). Грубо говоря, опыт сводился к последующему: волна с данными параметрами попадала в сложную среду и вызывала в ней огромное количество хаотичных слабеньких волн с различными параметрами. В неких местах, но, появлялись отдельные точные особенно огромные волны.
Откуда они взялись, тоже не очень понятно. Строго говоря, неочевидно, что механизм образования у оптических и водяных волн один и тот же. Исследователи, но, уповают, что это конкретно так: условия опыта похожи на условия в море: волны, нелинейность и шум. Может быть, получится создать общую математическую модель появления таких волн.
