Забудьте о спокойных волнах на пляже. Океан — это устрашающее место, способное демонстрировать фантастическую мощь. Новый анализ физики волн показывает, что они могут достигать еще более чудовищных размеров, чем считалось возможным ранее.
Понимание волн в крупнейших водоемах мира так же важно, как и сложно. Несмотря на широкое изучение, до сих пор не совсем ясно, почему волны разбиваются именно так, как они это делают. Тем не менее, волны играют важную роль в обмене газами между воздухом и водой, что важно для климатического моделирования. Кроме того, способность прогнозировать огромные блуждающие волны также важна для безопасного проектирования морских сооружений, таких как добывающие платформы и ветряные электростанции. Новое исследование предполагает, что согласно физическим моделям, эти аномальные волны могут достигать высоты в четыре раза больше, чем самые высокие из когда-либо зарегистрированных волн.
Группа инженеров из Манчестерского университета и Оксфордского университета провела глубокое исследование динамики волн. Как изложено в их работе, оказалось, что мы неправильно понимали природу волн. Ранее считалось, что водяные волны двумерны и движутся в одном направлении. Это, по словам инженеров, не совсем так, и при определенных условиях волны способны двигаться сразу в нескольких направлениях, что приводит к возникновению гигантских комбинированных волн.
Для исследования инженеры использовали уникальный круговой волновой бассейн, который позволил им изучать волны, не ограниченные в своем направленном движении. С помощью специально созданной системы датчиков они смогли изучить структуры волн в момент их разрушения. Их исследование основывалось на предыдущей работе, в которой использовался тот же волновой бассейн для моделирования печально известной волны Дропнер 1995 года. Эта 25,6-метровая волна была первой подтвержденной блуждающей волной, более чем в два раза превышающей среднюю высоту волн в районе, где она возникла.
Ученые смоделировали условия, которые могут возникнуть при урагане, когда внезапные изменения направления сильных ветров могут привести к пересечению волн. Чем больше расходились сходящиеся волны, тем выше становилась объединенная волна.
Мы показываем, что в этих направленных условиях волны могут намного превысить обычно предполагаемый верхний предел до их разрушения. В отличие от однонаправленных волн, многонаправленные волны могут стать в два раза больше, прежде чем они разрушатся.— Сэм Дрейкотт, старший преподаватель Манчестерского университета
Ситуация становится еще хуже — ученые обнаружили, что когда несколько волн встречаются, они могут продолжать расти даже после разрушения. Они подсчитали, что теоретически волны могут стать в четыре раза круче, чем считалось возможным ранее. Таким образом, если самая большая зарегистрированная блуждающая волна имела высоту 25,6 метров, и учитывая потенциальную возможность волн быть в четыре раза круче, простой расчет предполагает, что самые большие блуждающие волны могут достигать высоты в 102 метра.
Как только обычная волна разбивается, она образует белый гребень, и обратного пути нет. Но когда волна с высоким направленным распространением разбивается, она может продолжать расти.— Тон ван ден Бремер, исследователь из Делфтского технологического университета в Нидерландах
Остается определить, как все это может проявиться в реальном мире. Инженеры признали в статье, что они не учли, как факторы вроде глубины воды могут влиять на высоту волн. Они также отметили, что океанские волны случайны, в то время как их эксперименты были строго контролируемыми.