Группа ученых из Технологического института Джорджии (США), Университетского колледжа Дублина (Ирландия) и института FEMTO-ST (Франция) проанализировала и объяснила природу аномальных волн — гигантских одиночных волн, появляющихся на глубокой воде будто бы из ниоткуда и представляющих для кораблей большую опасность. Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports. Об исследовании рассказывает пресс-релиз института.

Гигантская волнаАномальные волны или волны-убийцы достигают в высоту более 25 м и считаются одними из самых загадочных и смертоносных явлений в океане. В отличие от цунами, такие волны не поддаются прогнозированию — они внезапно возникают посреди океана и бесследно исчезают в течение 20 секунд, повреждая суда и морские сооружения. Ученые долгое время не могли выяснить природу возникновения аномальных волн и обезопасить корабли от их атак.

Профессор Франческо Фидель (Francesco Fedele) вместе с коллегами пронаблюдал за тем, как аномальные волны атакуют платформы Северного моря на протяжении последних десяти лет, и пришел к выводу, что они имеют единый механизм поведения. Причиной возникновения волн-убийц ученые считают так называемый резонансный эффект — ситуацию, когда небольшие волновые группы движутся под специфическим углом друг к другу через определенные фазовые промежутки и, сталкиваясь, образуют трехмерную структуру с острым выпуклым гребнем и пологим основанием.

В действие затем вступает эффект нелинейности, который фокусирует энергию столкнувшихся групп в одном направлении, задавая волне направление движения. Общая нелинейность океана и нарушенная симметрия в структуре аномальных волн добавляют к их высоте 15-20 %, которая еще больше усугубляются резонансным эффектом.

Специалисты разработали модель на основе направленного спектра волнения, который анализирует энергию потоков, чтобы понимать и прогнозировать появление таких волн. Полученная модель показала, каким образом разные комбинации волновых групп порождают волны-убийцы. Результаты смоделированных прогнозов сравнили с реальными происшествиями на нефтяных платформах в 1995, 2007 и 2015 годах — теоретические выводы совпали с тем, что произошло на самом деле.

Фидель объясняет, что волна-убийца — это всего лишь редкая комбинация столкнувшихся друг с другом волновых групп, к сожалению, порождающая ужасные последствия. «Это просто плохой день в океане», — сказал профессор.

В дальнейшем ученые планируют исследовать оптические волны, чья природа весьма схожа с природой волн-убийц. Специалисты надеются, что понимание нелинейно-резонансной природы аномальных волн впоследствии позволит им предсказывать их появление и предупреждать бороздящие океан корабли о надвигающейся опасности. 

Источник: Научная Россия