Волна убийца что это
Причины появления «волн‐убийц» найдены. Но спастись от них это не поможет
Загадочные и смертоносные «волны-убийцы» погубившие сотни моряков и десятки кораблей являются результатом, так называемых, нелинейных процессов. Об этом сообщила пресс-служба Института теоретической физики РАН на основании открытия, сделанного отечественными физиками и математиками.
«Волны‐убийцы» XXI века. Число катастрофических цунами стремительно увеличивается
Российские и зарубежные исследователи связали внезапное появление гигантских волн с простым решением для одной из версий уравнения Шредингера. Их возникновение подобно появлению оптических и электронных волн, мешающих работе телекоммуникационных систем.
«Волны распределены по океану не совсем однородно, из-за чего те зоны, где их оказывается больше, как бы притягивают к себе энергию. В итоге в какой-то момент в одном месте рождаются волны большой амплитуды. Еще в 1968 году академик Владимир Захаров показал, что эту неустойчивость эффективно описывает нелинейное уравнение Шредингера», — уточнил исследователь Петр Гриневич из московского ИТФ имени Ландау.
Физики считают, что существуют различные феномены, которые нельзя описать с помощью линейных уравнений. Но их реакцию на комбинацию внешних факторов невозможно представить себе как сумму изменений, возникших при действии каждой из этих сил по отдельности.
Это заметно усложняет прогнозирование подобных процессов. Причем, как сообщил Гриневич, ученые ранее считали, что хаотическими по своей природе они становятся из-за того, что исходное состояние нелинейных систем безвозвратно «забывается» даже после самых незначительных изменений.
В 50-х годах американский ученый Энрико Ферми выяснил, что в некоторых случаях возникало математическое «дежавю», после которого система возвращалась в первоначальное положение. По всей видимости, этим процессом управляли некие закономерности и законы. В частности, нелинейное уравнение Шредингера.
Виноваты волны‐убийцы: почему в Бермудском треугольнике пропадают корабли
«Хорошая аналогия — коробка передач. Чтобы делать предсказания о том, как она будет работать, не обязательно разбираться в ее детальном устройстве. Достаточно факта, что она подчиняется „золотому правилу“ механики: проигрыш в скорости дает выигрыш в силе, а выигрыш в силе — проигрыш в скорости», — рассказал Гриневич.
В опытах российских исследователей роль «коробки передач» выполнил кристалл с нелинейными оптическими свойствами. Некоторые его зоны фокусировали свет, так как были освещены сильнее. Другие — рассеивали луч лазера.
Гриневич и его коллеги выяснили, что вырабатываемый кристаллом свет и порождает периодический эффект «дежавю». Причем, его поведение описывает нелинейное уравнение Шредингера.
Проанализировав результаты наблюдений, российские ученые смогли составить набор простых формул, позволяющих очень точно просчитывать это уравнение. По этим же формулам можно описать поведение «волн-убийц», помехи в каналах связи и помочь выяснить особенности некоторых экзотических форм материй. Например, конденсата Бозе-Эйнштейна, состоящего из множества частиц, но демонстрирующего поведение одного большого атома.
Сирены и морские чудовища. Предыстория
Открытие российских ученых может подвести черту под многовековой историей «волн-убийц», которые были известны человечеству еще со времен античности. До нашего времени дошли многочисленные легенды о гигантских волнах, топивших корабли и разрушавших крупные порты. Их приписывали гневу Нептуна, активности подводных чудовищ или связывали с коварными песнями сирен.
Источник фото: Instagram
В «просвещенном» XVIII веке их уже считали баснями невежественных моряков, и серьезно к сообщениям о возникших из ниоткуда «волнах-убийцах» не относились.
Волны-убийцы появляются в океане каждые 8-9 часов — ученые
В 1826 году ученое сообщество посмеялось над свидетельствами очевидцев, сообщивших о 25-метровой волне, замеченной в Атлантике около Бискайского залива. В 1840 году Французское географическое общество отказалось верить мореплавателю Дюмону д’Юрвиль, сообщившему о 35-метровой волне, якобы виденной им лично.
Информация об огромных волнах, возникших посреди океана, продолжала поступать, но до 1933 года ученые дружно отказывались верить в их существование.
В начале 30-х годов корабль ВМС США «Рамапо» попал в Тихом океане в шторм, и после семи суток безостановочной качки столкнулся с волной, сначала швырнувшей его в отвесную пропасть, а затем поднявшей почти вертикально вверх. Чудом выживший экипаж зафиксировал ее высоту — 34 метра. Двигалась волна со скоростью 23 м/сек или 85 км/ч. Кстати, она до сих пор является самой большой из зафиксированных «волн-убийц».
История лайнера «Королева Мария» легла в основу голливудского блокбастера «Посейдон». В 1942 году он перевозил из Нью-Йорка в Великобританию 16 тысяч американских солдат. Неожиданно корабль столкнулся с 28-метровой волной. Находившийся на борту «Королевы Марии» доктор Норвал Картер вспоминал, что верхняя палуба резко ушла вниз, и корабль накренился под углом 53 градуса.
«Если бы угол составил хотя бы на три градуса больше, гибель была бы неизбежной», — утверждал очевидец.
От последствий столкновения с 18-метровой волной в 1966 году в Атлантике пострадал лайнер «Микеланджело». Погибли три человека и более 50 были ранены, само судно получило серьезные повреждения.
В 1980 году гигантской волной был потоплен британских сухогруз «Дербишир». Погибли все, кто находился на борту, всего 44 человека. Обломки судна были найдены разбросанными в радиусе 1,5 километра только через 14 лет. Все это время считалось, что «Дербишир» погиб из-за недочетов конструкции судна. И только в 2001 году стало ясно, что его потопила аномально большая волна.
Платформа Дропнера. Источник фото: общественное достояние
Окончательно скепсис ученых испарился после происшествия 1995 года, когда на нефтяную платформу «Дропнер» у побережья Норвегии обрушилась волна высотой 25,6 метров. Сооружение почти не пострадало, но феномен получил название «волна Дропнера» и признание ученого сообщества.
Обрадовались этому факту и приверженцы мистического объяснения природы аварий и крушений, происходивших в Бермудском треугольнике. Они немедленно свалили на «волны-убийцы» все более или менее необъяснимые случаи затопления судов. И даже попытались связать их с крушениями самолетов, которые якобы «зацепили» какие-то уже запредельно огромные волны.
Ученые раскрыли тайну Бермудского треугольника
Впрочем, есть мнение, что жертвами бродячих волн вполне могли стать низколетящие самолеты и вертолеты, участвовавшие в военных морских операциях.
Как бы там ни было, в 2011 году исследователи взялись за эту проблему всерьез и создали проект MaxWave. К участию в нем было привлечено Европейское космическое агентство, чьи спутники без труда зафиксировали сразу десяток одиноких волн, высотой свыше 25 метров.
Ученым удалось выяснить об экстремально высоких волнах много интересного. В частности, они могут появляться даже при незначительном ветре. А даже 12-балльный ураган не может образовать волну более 20 метров.
В отличие от цунами, аномальные волны не связаны с подводными землетрясениями. Цунами приобретают огромную высоту только столкнувшись с побережьем, в открытом океане они мало заметны.
Кроме того, «волны-убийцы» характеризуются небывалой крутизной, перед ними всегда бывает глубокая впадина, «дыра в море». Моряки не раз рассказывали о быстро приближающейся отвесной водной стене.
«Эдмунд Фитцжеральд». Источник фото: общественное достояние
Любопытно отметить, что на появление «волн-убийц» никак не влияют водные пространства, которые они покрывают. Они встречаются не только в мировом океане, но и в озерах. В 1975 году в озере Супериор, расположенном на границе США и Канады погибло мощное судно «Эдмунд Фицжеральд» (длиной 222 метров). Местные жители рассказали, что уже много лет подряд раз в году на озере появляются три волны, «Три сестры», идущие одна за другой и все высотой около 25 метров. Погиб весь экипаж, 27 человек. Через полгода разломленное пополам судно было найдено на глубине 150 метров.
Прогноз неутешителен
Открытие российских ученых помогает понять природу зарождения «волн-убийц», но, к сожалению, не позволяет предсказать их появление.
«Если появление волн хаотично, то предсказать его невозможно. Надеюсь, со временем удастся выяснить закономерности их возникновения, более глубокий анализ может выявить в хаосе общие черты. Пока же это невозможно», — сообщила «360» океанолог, заведующая лабораторией физики моря в Институте океанологии им. П. П. Ширшова Ирина Чубаренко.
Она также предположила, что особенности Бермудского треугольника связаны не со сверхъестественными процессами, а со сложными метеоусловиями и сложной системой течений.
«В наше время больше людей плавает, больше событий происходит, если бы на земном шаре существовали действительно аномальные места, мы бы о них давно знали. Вряд ли она одна такая. Пока не обнаружено реальных физических доказательств того, что в Бермудском треугольнике что-то не так. Нет изменений уровня океана, магнитных аномалий, все эти тайны являются продолжением людских фантазий», — резюмировала океанолог.
Волны-убийцы
На протяжении более чем тысячелетней истории мореплавания люди старались совладать с опасностями водной стихии. Появились лоции, указывающие безопасные маршруты. Синоптики заранее предупреждают об изменении погоды. Спутники отслеживают айсберги и прочие опасности, а корабли становятся все совершеннее. Однако по сей день неясно, как уберечься от гигантских волн-убийц, которые возникают будто из ниоткуда, зачастую безо всяких видимых причин.
Следует сразу отметить, что 30-метровые волны-убийцы не имеют ничего общего с описанными ранее волнами цунами, кроме, разумеется, размеров. К тому же последние абсолютно безопасны в открытом море, в то время как волны-убийцы возникают именно там при вполне нормальной погоде, слабом ветре и малом волнении. Такая волна способна играючи утопить даже самый современный корабль.
Многие ученые-океанологи до недавнего времени были склонны отрицать существование гигантских волн в открытом океане, считая, что перепуганные очевидцы не могут оценить реальные размеры волны. Причем не только в силу того, что у страха глаза велики. Из-за ощутимой впадины, которая всегда возникает перед волной, а также за счет того, что судно располагается под наклоном к горизонту в момент наблюдения, возникает иллюзия восприятия. Волна может казаться значительно больше, чем есть на самом деле. Выжившие очевидцы описывают волну именно так — как приближающуюся стену воды колоссальной высоты.
Волны-убийцы — абсолютная реальность
Еще 20 лет назад существование волн-убийц считалось одним из расхожих мифов, выдуманных древними мореплавателями, которые рассказывали о роковых (в большинстве случаев) встречах с пресловутым девятым валом. Ведь согласно современным теориям волнообразования волны выше 20,7 м в открытом океане существовать, в принципе, не могут, даже при сильнейшем шторме. Что уж говорить об их появлении при тихой погоде. От этого и вовсе веяло мистикой.
Кроме того, ученые рассчитали, что вероятность появления волн-гигантов крайне мала. Соответственно, ничтожны и шансы судов встретиться с такой волной на бескрайних просторах Мирового океана. Однако свидетельства о загадочных волнах-монстрах продолжали поступать, подкрепленные характерными повреждениями кораблей, показаниями локаторов и даже уникальными фотографиями.
Вскоре ученые смогли окончательно убедиться в существовании волн-убийц и в том, что рассказы об их колоссальных размерах — вовсе не фантазии незадачливых мореходов.
Изучив архивные документы, они убедились в том, что в период с 1968 по 1994 г. волны-монстры погубили 22 супертанкера. А ведь справиться с каждым таким судном ой как непросто!
В 2000 г. ESA (Европейское космическое агентство) инициировало проект исследования волн-убийц, получивший название Max Wave («Максимальная волна»).
Уже в первые три недели мониторинга поверхности Мирового океана при помощи радарных спутников ERS-1 и ERS-2 исследователи зафиксировали на планете около десяти одиночных супер-волн с высотой, превышающей 25 м. Это вынудило научную общественность взглянуть на проблему совсем иными глазами. Аналогичный проект в Соединенных Штатах запустило Управление морских исследований, занявшись систематическими наблюдениями и обработкой полученных при помощи спутников, авиации и радаров данных.
Еще один новый проект, называющийся Wave Atlas («Атлас волн»), поставил своей целью составление полноценного всемирного атласа наблюдений за волнами-убийцами, а также статистическую обработку поступающей информации.
К слову, в дополнение к первым полученным спутниками данным анализ радарных установок нефтяной платформы «Гома», расположенной в Северном море, засвидетельствовал, что они за 12 лет наблюдений на доступной сканированию территории зафиксировали 466 волн-убийц. И это в то время, когда устаревшие теории волнообразования утверждали, что появление гигантских волн в регионе возможно не чаще чем раз в 10 тыс. лет.
Откуда берутся опасные волны
До недавнего времени ученые-океанографы полагали, что аномальные волны образуются в результате хорошо изученных линейных процессов. Такие волны являются продуктом интерференции, когда малые волны «складываются», объединяясь в одну большую.
В отдельных случаях, вероятно, так и случается. Подтверждение тому — ситуация у мыса Игольный, южной оконечности Африканского континента, где гигантские волны регулярно «нападают» на огибающие мыс корабли.
Здесь проходит условная граница между Атлантическим и Индийским океанами, и аномальные волны, как считают ученые, образуются при столкновении ветров, дующих с юга, с быстрым Агульясовым течением. Скорость потоков воды замедляется, а волны громоздятся друг на друга, образуя сверхвысокие валы.
Суперволны нередко встречаются и в течении Куросио южнее берегов Японии, и в Гольфстриме, и в пользующихся крайне мрачной славой водах вблизи мыса Горн. Там ситуация весьма схожа — быстрые течения схлестываются с противодействующими ветрами.
Интерференционные максимумы могут возникать при огибании волнами естественных препятствий, таких как острова, рифы, отмели. К примеру, пройдя вокруг острова, они встречаются с противоположной его стороны, накладываясь друг на друга.
Правда, механизм интерференции сложновато применить ко всем волнам-убийцам. Так, он абсолютно не пригоден в случае Северного моря, где быстрых течений нет и в помине.
Еще одной причиной возникновения аномальных волн считают крупномасштабные атмосферные возмущения — циклоны и антициклоны. Они приводят к понижениям или повышениям уровня поверхности океана в областях высокого и низкого давления.
В случаях, когда давление падает на десятки миллиметров (к примеру, при прохождении тайфунов), на поверхности океана образуются возвышения многометровой высоты. Перепады давления порождают и мощные резонансные явления, что также может стать причиной возникновения гигантских волн.
Причиной возникновения аномальных одиночных волн может стать также расширение зоны высокого давления — движение с определенной скоростью атмосферного фронта высокого давления по направлению зон низкого давления.
Следующая причина возникновения волн-убийц — быстрые волны, нагоняющие и поглощающие более медленные. Вероятно, до гигантских размеров могут вырасти также волны, движущиеся со скоростью распространения области пониженного давления, или волны, которые движутся против мощного течения.
Некоторые океанологи считают, что ветер, дующий в неизменном направлении более 12 часов подряд, также может сформировать огромные одиночные волны-монстры.
Классификация волн-убийц
Национальное управление океанических и атмосферных исследований Соединенных Штатов (NOAA) делит волны-убийцы на рассеивающиеся и нерассеивающиеся. Последние могут проходить в океане довольно большие расстояния: от 5 до 10 миль. В этом случае можно заметить волну заранее и попытаться уклониться от встречи с ней. А вот рассеивающиеся волны появляются буквально из ниоткуда, обрушиваются на судно и так же бесследно исчезают. Такие непредсказуемые волны-убийцы смертельно опасны.
Кроме того, подобные волны классифицируют как гребни либо как впадины. По внешнему виду гребневые волны делят на три основных типа: одиночная волна («одиночная башня»), группа из трех волн («три сестры»), а также волна «белая стена». Впадины многие моряки называют дырой в море.
География распространения аномальных одиночных волн
Как уже отмечалось, встречаются волны-убийцы на стыке Индийского и Атлантического океанов — у мыса Доброй Надежды, а также у мыса Игольный. Недаром моряки называют такие волны кейпроллерами (от англ. саре — мыс и roller — вал, мощная волна). Кейпроллеры образуются не только у южной оконечности Африканского континента, но и в районе Ньюфаундлендской банки (банка — возвышенный участок морского дна), у мыса Горн, у Бермудских островов, на периферии норвежского шельфа, в Индийском океане и даже у берегов Греции.
Аномальные волны встречаются в Куросио, Гольфстриме и других крупных океанских течениях.
Волны убийцы
За тысячи лет мореплавания люди научились противостоять опасностям стихии. Однако до сих пор непонятно, как уберечься от тридцатиметровой волны-убийцы, которая неожиданно возникает без видимых причин. Совсем недавно, эти загадочные волны считались выдумкой. Однако когда гигантские волны были зарегистрированы приборами, то наука окончательно признала существование таких волн.
Что такое «волны-убийцы»?
Волны-убийцы — это внезапно возникающие на морской поверхности гигантские одиночные волны, которые могут достигать 30-ти и более метров в высоту. Энергия этих волн может приводить к разрушению судов и к авариям на нефтяных платформах. У этого явления много названий: аномальные волны, блуждающие волны, волны-монстры (abnormal waves, freak waves, giant waves).
Волны-убийцы не следует путать с цунами, которые возникают в результате сейсмических явлений. Цунами опасны для береговых сооружений и судов, стоящих близко к берегу, в то время как волна-убийца может погубить судно или морское сооружение, которое ей подвернется в открытом море. В отличие от цунами, волны-убийцы не поддаются прогнозированию — они внезапно возникают посреди океана и бесследно исчезают в течение короткого времени, нанося повреждения судам и морским сооружениям.
Первым надежным инструментальным свидетельством появления волны-убийцы считаются показания приборов на нефтяной платформе «Дропнер» (Draupner), расположенной в Северном море. Первого января 1995 года при максимальной высоте волн 12 метров (что является обычным) вдруг возникла 26-метровая волна, обрушившаяся на платформу. Когда волны-убийцы получили официальное признание, ими занялись всерьез. В частности, были переоценены многие морские катастрофы. За новую историю мореплавания известны десятки случаев встречи судов с волнами-убийцами.
В большинстве случаев волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров. По внешнему виду волны-убийцы делятся на три основных типа: «белая стена», «три сестры», одиночная волна («одиночная башня»).
Волны-убийцы представляют большую опасность для судов и морских сооружений, так как корпус судна, встретившегося с такой волной, может не выдержать громадного давления обрушившейся на него воды в сто тонн на квадратный метр (9,7 атм). Типичная двенадцатиметровая волна угрожает лишь шестью тоннами на квадратный метр. Большинство современных судов может выдержать до 15 тонн на квадратный метр.
Как возникают волны-убийцы?
До сих пор не существует точного ответа на вопрос: «как возникают волны-убийцы». Реальная частота их появления очевидным образом расходится с предсказанной теоретически. Было предложено несколько теорий для объяснения этого феномена, некоторые из них были удачны в отдельных аспектах.
Тем не менее, известны некоторые данные о том, в каких условиях возникновение волн-убийц более вероятно. Так, если ветер гонит волны против сильного течения, то это может привести к появлению высоких крутых волн. Этим печально известно, например, течение Игольного мыса. Так, в 1968 году судно World Glory (28 300 т) к Юго-Востоку от Африканского побережья встретилось с подобной гигантской волной и разломалось на две части, после чего затонуло, что повлекло гибель экипажа. В том же районе, у побережья Южной Африки волна-убийца сильно повредила норвежский танкер «Wilstar» в 1974 году. Другими зонами повышенной опасности являются течение Гольфстрим, Северное море и прилегающие районы.
Эксперты называют следующие предпосылки для возникновения волны-убийцы: 1) область пониженного давления; 2) ветер, дующий в одном направлении 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, догоняющие более медленные волны и сливающиеся с ними вместе.
Некоторые ученые считают, что причиной возникновения волн-убийц может быть резонансный эффект — ситуация, 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.
Возникновение в некоторых местах океана необыкновенно высоких волн ученые объясняют интерференцией. Такие волны встречаются на «стыке» волн Атлантического и Индийского океанов — у мыса Доброй Надежды. Здесь встретившиеся волны начинают громоздиться одна на другую, порождая громадные валы. Моряки называют их «кейпроллерами» (от английских слов cape — мыс и roller — вал, большая волна), а океанологи — уединенными или эпизодическими волнами. Кейпроллеры уничтожают как малые суда, так и огромные танкеры, спортивные яхты и сухогрузы, пассажирские лайнеры. Видимо, именно из-за такой волны потерпело катастрофу у восточного побережья Южной Африки советское транспортное судно «Таганрогский залив» в 1985 году. Кейпроллеры возникают также в районах Ньюфаундлендской банки, у Бермудских островов, у мыса Горн.
Волны-убийцы по-прежнему хранят в себе множество тайн, но сейчас мы знаем о них значительно больше. Их изучение идет полным ходом, как на Западе, так и в нашей стране. Так Российский Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН совместно с Филиалом Дальневосточного федерального университета в городе Южно-Сахалинске образовали Всероссийский научный центр по изучению волн-убийц. Деятельность нового научного центра в столице Сахалина посвящена изучению, предсказанию возникновения и выработке мер защиты против волн-убийц. Учреждение также будет выполнять консалтинговые функции и заниматься проблемами оценки риска от катастрофического воздействия волн-убийц для судов и нефтяных платформ.