Тихий океан волны убийцы

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.

Источник

Волны-убийцы. Морская байка, оказавшаяся реальностью

У этих волн много названий, в каждом языке – свое. В русском языке за ними закрепилось название «волны-убийцы». Они непредсказуемы, появляются словно из ниоткуда и смертельно опасны. Огромные, они вздымаются над поверхностью океана, захлестывают, а иногда и топят суда, обрекая моряков на смерть. Все происходит мгновенно, как правило, не оставляя времени на спасительный маневр.

До недавнего времени волны-убийцы считались мифом, в который не верили даже многие опытные моряки. Многие из свидетелей становились жертвами огромной волны, а те очевидцы, которым посчастливилось выжить, не могли представить никаких доказательств. Но 1 января 1995 года волна-убийца была впервые зафиксирована приборами, и из разряда легенды это явление перешло в категорию объектов научного исследования.

Разобраться в том, что на сегодняшний день известно о волнах-убийцах, как они возникают и где с ними можно столкнуться, Радио Свобода помогал руководитель Лаборатории нелинейных волновых процессов Института океанологии им. Ширшова Сергей Бадулин.

«Холм высотой с корабль»

Одно из первых дошедших до нас описаний волны-убийцы сделал Христофор Колумб в своем знаменитом «Письме католическим королям Изабелле и Фердинанду», в котором он описывал свою третью экспедицию. Целью письма было продемонстрировать свои заслуги перед короной, поскольку у великого мореплавателя, открывшего новый континент, оказалось слишком много недоброжелателей и надо было прилагать особые усилия, чтобы избежать королевской немилости. В письме Колумб описывал, сколько земель он открыл и присоединил к Испании, есть ли в этих землях золото, а в морях жемчуг, какие племена он встретил, были ли они опасны или, наоборот, дружелюбны. Но наряду с этим он счел нужным описать встречу с одной-единственной огромной волной – настолько велико было его потрясение от увиденного. Случилось это возле острова Тринидад. Вот это описание:

«Я встал на якорь у Песчаного мыса, вне этого пролива, и увидел, что вода течет в нем с востока на запад с такой же скоростью, как и в Гвадалкивире во время половодья, и так днем и ночью, ввиду чего я решил, что невозможно из-за течения возвратиться этим проливом назад, ни пройти им вперед из-за мелей. Поздно ночью, находясь на борту корабля, я услыхал ужасный рокот, доносившийся с юга. Продолжая наблюдать, я увидел, как с запада на восток море поднимается наподобие холма высотой с корабль и все более и более приближается ко мне.

Поверху же по направлению к кораблю с шумом и рокотом шла волна с такой же буйной стремительностью и яростью, с какой шли в проливе другие течения, и я был весь охвачен страхом, опасаясь, как бы она не опрокинула корабль, когда обрушится на него. Но она прошла мимо и достигла входа в пролив, где долго сохранялось сильное волнение».

В свою третью экспедицию Колумб отправился в путешествие на шести судах. Высота самой большой мачты была около 27 метров, что позволяет судить и о высоте встреченной волны. Описание, которое дал Колумб, типично для волн-убийц: невесть откуда взявшаяся гигантская волна при относительно спокойном море.

Впоследствии и другие мореплаватели порой упоминали огромные волны, которые значительно превышали уровень волнения окружающего моря. Однако к таким рассказам относились как к морским легендам. Например, когда в 1840 году французский мореплаватель Дюмон-Дюрвиль на заседании французской академии наук доложил о том, что в своем путешествии встретил волну около 35 метров высотой, слушатели не поверили ему и дружно засмеялись, несмотря на то что его спутники даже поклялись на Библии в подтверждение его слов.

Существование волн-убийц было окончательно признано наукой только в самом конце ХХ века. 1 января 1995 года приборы на опытной нефтедобывающей платформе «Дропнер S», установленной на норвежском морском шельфе, зафиксировали волну с размахом (расстоянием от ее подошвы до гребня) 25,6 метра. Ее так и назвали «новогодней волной» или «волной Дропнера». В это время в окрестностях платформы был шторм, но размах других волн, согласно показаниям приборов, составлял 10–11 метров. Сергей Бадулин объясняет, что возникновение на этом фоне волны вдвое большего размера с точки зрения классического прогноза было практически невероятным событием. Волна размахом в 25 метров повредила, хотя и незначительно, конструкции платформы «Дропнер S». При строительстве считалось, что такие критические для платформы события могут случиться один раз в 10 тысяч лет, но волна-убийца обрушилась на «Дропнер» уже через год после открытия.

С этого момента стало понятно, что волны-убийцы не только реальны, но и не столь уж редки. Они представляют угрозу и для судоходства, и для нефтяных платформ, и даже для низко летающих над морем вертолетов. Иначе говоря, стало понятно, что игнорировать это явление больше нельзя, и с этого момента волнами-убийцами занялись ученые.

Как выглядит волна-убийца?

Во-первых, это очень высокая волна. Многие очевидцы описывали ее как внезапно выросшую стену в океане. Самую большую волну-убийцу высотой в 35 метров описал Дюмон-Дюрвиль. Он оценил ее высоту на глаз, поэтому можно было бы предположить, что значение превышено. Впрочем, Сергей Бадулин говорит, что опытные моряки и океанологи способны определить высоту волны визуально с удивительной точностью – так, участники одной из конференций в ходе эксперимента на глаз определили размах 77-сантиметровой, по показаниями прибора, волны с ошибкой всего в 5–7 сантиметров. «Если опытный моряк говорит, что видел волну высотой в 35 метров, то его словам можно доверять», – считает Бадулин.

Во-вторых, фронт волны-убийцы может быть длинным, но может быть и очень коротким. И если в первом случае волна-убийца похожа на горную гряду, то во втором – на горный пик. Колумб, по всей видимости, повстречался с такой одиночной «горой», поэтому и остался жив – волна прошла мимо его судна, не задев его. Волны-убийцы могут быть одиночными, а могут идти группой из небольшого числа волн. Чаще всего упоминают три волны, или «три сестры».

Как возникают волны-убийцы?

Волны-убийцы не следует путать с цунами, которые возникают вследствие землетрясений, извержений вулканов и оползней. Причины возникновения волн-убийц: во-первых – интерференция, когда происходит простое сложение независимых волн, например, идущих с разных направлений; во-вторых – нелинейное взаимодействие волн, когда волна приобретает дополнительную энергию из волнового фона. Оба механизма могут давать многократное усиление локальной высоты волны. Это означает, что если одна двухметровая волна накладывается на другую двухметровую волну, то в случае нелинейного взаимодействия может образоваться не четырехметровая волна, а намного более высокая. Например, в Черном море при высоте волнения 1 метр была зафиксирована волна-убийца высотой восемь метров.

Где возникают волны-убийцы?

Волны-убийцы возникают совершенно неожиданно, когда, казалось бы, ничего не предвещает их появления. В отличие от цунами, волны-убийцы могут встречаться на большом расстоянии от берега. Теоретически такие волны могут возникнуть везде – в любой точке моря или океана, включая прибойную зону любого берега. Но все же есть места повышенной опасности, где такие волны ожидаемы.

Во-первых, это океанские фронты, где резко меняются характеристики течений, ледового покрова, солености воды. Яркий пример – случай, произошедший с танкером «Таганрогский залив» в 1980 году, когда он шел в струе очень мощного течения Агульяс. Это течение берет начало в Индийском океане и огибает Африку с юга. Вот свидетельство очевидцев инцидента:

«Волнение моря после 12 ч также несколько уменьшилось и не превышало 6 баллов. Ход судна был сбавлен до самого малого. Оно достаточно хорошо управлялось и хорошо отыгрывалось на волне. Заливания бака и палубы не наблюдалось. Неожиданно в 13:01 носовая часть судна несколько опустилась, и вдруг у самого форштевня под углом 10–15° к курсу судна был замечен гребень одиночной волны, которая возвышалась на 4–5 м над баком (высота бака подобного судна над уровнем моря 12–15 метров. — РС). Гребень волны мгновенно обрушился на бак и накрыл работающих там матросов».

В результате один человек погиб, и капитана судна привлекли к суду. Суд обратился за экспертизой к сотруднику института Арктики и Антарктики, доктору наук Игорю Лавренову, который объяснил, что в области таких течений волны-убийцы действительно возникают, но ни в каких инструкциях они не учитываются, поскольку их нельзя предсказать. В результате капитана танкера оправдали.

Во-вторых, это заливы и проливы с изрезанными берегами, от которых волны могут многократно и причудливо отражаться. Волна-убийца может возникнуть, когда направление ветра противоположно течению или под острым углом к нему. В результате волны тормозятся течением. Сергей Бадулин объясняет, что в такой ситуации течение и ветер могут внести совместный вклад в создание огромной разрушительной волны. Вероятно, как раз такую волну наблюдал Колумб. Его экспедиция обогнула остров Тринидад с юга и приблизилась к заливу Пария со стороны дельты реки Ориноко. В момент встречи с огромной волной суда стояли около пролива, который сейчас называется проливом Колумба. Течение, как следует из его описания, шло с востока на запад, а волна пришла с юга.

Волны-убийцы и наука

Волны-убийцы, по всей видимости, стали причиной гибели многих судов. По ретроспективной оценке, сделанной учеными, только за 25 лет – с 1969 по 1994 год – в Тихом и Атлантическом океанах они привели к гибели или сильному повреждению 22 танкеров и смерти 525 человек. За один 2005 год было зарегистрировано девять встреч с волнами-убийцами, шесть из них около берега, а три – в океане. В результате на берегу было смыто более ста домов и погибли четыре человека, а круизные суда Explorer, Grand Voyager, Norwegian Dawn пришлось серьезно ремонтировать. Последнее судно столкнулось с 21-метровой волной, вода залила каюты, и многие пассажиры получили травмы.

Исследователи изучают это опасное явление и стараются научиться предсказывать появление волн-убийц. Данные спутниковой альтиметрии показывают, что за последние 30 лет средняя высота волнения подросла на 30 см, а это составляет целых 15% от средней по океану величины около 2 метров. Это может означать, что растут и волны-убийцы.

Существуют три источника знаний о таких волнах: наблюдение, эксперимент и моделирование. И по всем трем направлениям наука значительно продвинулась. В 2000 году для изучения волн-убийц был запущен европейский международный проект MaxWave, который использовал различные методы, включая спутниковые снимки. Разрешение на этих снимках очень высокое – несколько метров. В результате их анализа ученые обнаружили, что всего лишь за три недели в океане образовалось более 10 гигантских одиночных волн, высота которых превышала 25 метров.

Моделирование достаточно хорошо объясняет, каким образом такие волны могут образоваться. В 2019 году ученым удалось получить модель «новогодней волны» в небольшом искусственном бассейне. Они расположили источники волн таким образом, чтобы волны встречались под различными углами, и выяснили, что одиночная высокая волна может образоваться, если волны разной амплитуды встречаются под большим углом – от 60 до 120°. Иначе волны, не достигнув определенной высоты и крутизны, обрушиваются, подобно оползню на склоне горы.

Однако, несмотря на накопленные знания, точно предсказать возникновение волны-убийцы по-прежнему практически невозможно. Зато мы больше знаем об их потенциальном размере, силе и «излюбленных местах» возникновения. Все это можно учитывать при конструировании судов и планировании морских маршрутов. Одна из перспективных разработок, рассказывает Сергей Бадулин, – система, которая должна отслеживать волнение впереди корабля и при появлении признаков волны-убийцы автоматически выдавать рекомендации к определенным действиям.

Источник