Одной из самых больших благах к изучению изгоев волн пришли не в лаборатории, а в самом океане. В ночь 1995 года, когда гигантская волна ударила по QE2, был еще один свидетель, который испытал волну из положения с глубоким погружением: «Буй 44139», плавающий маяк с измерительными приборами, за которым следит Метеорологический офис Канадских сил в Галифаксе. Статистический график, созданный им во время мучений, прост, но пугает. Есть слегка зазубренная зубчатая линия высот волн, 40-футовые ролики, против которых летел Уорвик. Но затем, без предвосхищения роста, поднимается единственный драматический пик, прыгающий к верху страницы, почти буквально «за пределы графиков». Так же внезапно он снова падает, как будто его и не было.
Буи типа 44139, оснащенные акселерометрами и другими измерительными приборами, принесли точность на арену, где преобладали счета и оценки моряков. До их появления измерение высоты волн было неточным процессом. Одна из первых и сложных задач заключалась в фотографировании океана с самолета и математической оценке высоты волны по отражению света. 6
Но буи далеки от совершенства. Их накрывают волнами или швыряют на бок. Также существует проблема смещения выборки. По словам Башека, большинство буев с инструментами расположены близко к берегу, в то время как самые большие волны-убийцы чаще возникают в открытом океане. Не все буи могут измерять направление волн. И измерения больших волн, которые были зафиксированы - QE2 или, в другом известном случае, ранее в том же году, 30-метровая волна, захваченная на нефтяной платформе Драупнер у побережья Норвегии, - являются одноточечными измерениями. «Это буй или радар», - говорит он. «Но вы понятия не имеете, какова длина гребня. Если вы измеряете волну-убийцу, это локальная струя или она распространяется на мили и мили? Как долго это сохраняется? Эта волна-убийца формируется прямо перед вашим буем и сразу после этого распадается? Вы этого тоже не знаете ».
Одна из самых известных волн цивилизации часто ошибочно принимается за цунами.
В качестве яркого напоминания о том, как наука, даже с ее все более изощренными и мощными измерительными возможностями, все еще догоняет огромные размеры океана, только в 2011 году давно подозреваемый, но никогда не наблюдавшийся феномен «слияния цунами» - две волны (сформированные нелинейно), становящиеся (линейно) более мощными, - наконец наблюдались в дикой природе благодаря шествию спутников, движущихся по орбите над цунами. По словам исследователя, захват объединяющегося цунами был случайным наблюдением с «шансом один на 10 миллионов». 7
По этим причинам, даже в наш век сетевых данных и суперкомпьютерного моделирования, одни из лучших данных о волнах-убийцах по-прежнему поступают от мужчин и женщин, работающих на море.
В январе 2010 года крабовая лодка Early Dawn (показанная, как это часто бывает, в шоу Deadliest Catch реалити- ), работавшая недалеко от города Сент-Пол на Аляске, подверглась удару волной, которая, как утверждается, была вдвое выше. как значительная высота волны. В ходе последующего страхового расследования травм члена экипажа Бачека вызвали, чтобы он помог ответить на необходимый, но трудный вопрос: должен ли капитан знать о возможности такой волны и был ли он достаточно подготовлен? Это включало обычную проблему вероятностей таких волн с необычным поворотом. Волна, обрушившаяся на лодку той зимой, пришла не с преобладающего направления волн.
Это противоречит традиционным линейным теориям, говорит Бачек, о суперпозиции волн, выходящих из одного направления и объединяющихся в большую волну. «Это была настоящая загадка», - говорит он. «Поскольку мы не знаем физику, лежащую в основе этого, все, что мы могли сделать, это откопать записи, которые у нас были, о западном побережье США, всего за 100 лет общих данных». Вопрос, на который они хотели ответить: насколько вероятно, что волна-убийца возникает под углом, который отличается от преобладающего направления волны? Он говорит, что они обнаружили вероятность около 1 процента. «Теперь судья должен решить, вероятно это или нет», - говорит он. «На этом наука заканчивается».
По мере того, как вы спускаетесь по хвосту распределения вероятностей, волны-изгои становятся все более странными. Их размер и направление могут быть не только неожиданными, но и появляться в неожиданных местах. Когда я добираюсь до Наиля Ахмедиева, профессора Физико-технической школы Австралийского национального университета в Канберре и одного из ведущих мировых экспертов по нелинейной динамике (у него особый вид нелинейной волны, «передышка Ахмедиева»). его имя), он указывает, что сам наш разговор, проводимый через Skype, может быть подвержен волнам мошенников.
«Прямо сейчас, когда мы говорим, весь этот звук проходит через оптическое волокно», - говорит он. «Это волны. Будь то океанские волны или волны в оптических волокнах, это в основном одни и те же уравнения ». Он отмечает, что в оптическом волокне волны могут быть хаотичными и турбулентными. Трубы, соединяющие Канберру и Нью-Йорк, состоят из множества каналов - тысячи людей разговаривают одновременно. «В волокне все однонаправлено», - говорит он. «Но поскольку каналов несколько, они пересекают друг друга».
При правильных условиях могут появиться даже волны-убийцы, о чем впервые сообщил физик Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Дэниел Солли и его коллеги в статье 2007 года в журнале Nature , в которой они отметили появление «чувствительного к шуму нелинейного процесса, в котором чрезвычайно широкополосный излучение генерируется из узкополосного входа ». И хотя, как отмечает физик Нил Бродерик, маловероятно, что особенно разговорчивый разговор в Skype вызовет катастрофический импульс в глобальных телекоммуникационных сетях, появление оптических волн-изгоев напоминает нам, что нелинейная математика выглядит примерно одинаково для разных волн во многих разные виды систем; возможно, «посевные импульсы», - отмечает он, - можно было бы использовать вместе с искусственными рифами для создания «идеальных волн» для серферов. 8
Эта мысль пришла мне в голову, когда я смотрел видео эксперимента, который Ахмедиев и его коллеги проводили в волновом резервуаре в Гамбурге. На видео небольшой пиратский корабль Lego сидит, мягко покачиваясь на шелковистых волнах зеркальной поверхности резервуара, пока невидимый генератор волн отбивает устойчивый импульс гидродинамики. И вот она, темная полоса вдали, которая охватывает и опрокидывает несчастную лодку. Это «супер» волна-убийца, не в два значительную высоту волны, а в пять раза превышающей раз. Я на мгновение представил себе крытый аквапарк, где плававшие, мирно купающиеся, были бы восхищены и неожиданно сбиты с толку изысканно выведенной нелинейностью.
Но эксперимент стал ярким напоминанием о том, насколько загадочным остается генерация волн-убийц. Это черные лебеди океана. Мы знаем, что волны-убийцы возникают в общем статистическом смысле, но мы не знаем, где и когда - или, полностью, как - они возникнут или не появятся. Возможно, в мировых морях еще не обнаружено даже пяти волн-убийц. Неудивительно, говорит Хеллер, что волновая наука так много занимается вероятностью; даже если бы у нас были все данные, чтобы понять океан, у нас не было бы компьютеров, достаточно мощных, чтобы его обработать. «В наши дни статистика во многом является частью физики», - говорит он. «В квантовой механике будут случаи, когда нет ничего, кроме статистики», кроме предположений относительно того, где или даже появится ли частица. Даже самое спокойное море - это прикрытие - алиби - хаоса, реального и статистического.
