Ученые из Австралийского национального университета провели интересный эксперимент. В обычном бассейне с помощью волнового генератора было инициировано появление гигантской волны, похожей на знаменитые волны-убийцы. Удалось установить, что эти убийцы представляют собой солитоны Перегрина. Данные одиночные волны были описаны в прошлом веке.
Следует заметить, что само существование громадных одиночных волн, прозванных волнами-убийцами, ученые признали не так давно. Долгое время рассказы об этих монстрах, внезапно возникающих в открытом море, считались досужими байками моряков. Океанологи на протяжении многих десятков лет утверждали, что в океанах Земли волны выше 20,7 метра невозможны в принципе. Особенно такие, что возникают при ясном небе и отсутствии ветра вдали от берегов. Ведь уже тогда было известно, что даже цунами в открытом море редко бывают выше одного-полутора метров, а максимальной высоты они достигают только у берега.
В то же время теоретически существование подобных волн не было невозможным. Еще в начале позапрошлого века физики открыли солитоны — структурно устойчивые одиночные волны, распространяющиеся в нелинейной среде. Интересно, что первооткрыватель подобного явления Джон Скотт Рассел наблюдал образование солитона как раз в море недалеко от Эдинбурга. Правда, эта волна не была гигантской.
Позже ученые выяснили, что солитоны, хоть и являются волнами, на самом деле ведут себя как частицы. Так, при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а двигаются, сохраняя свою структуру неизменной. Это свойство солитонов заинтересовало специалистов по радио и электротехнике — ведь, используя его, можно организовать передачу информации (или энергии) без всяких потерь на большие расстояния.
Уже в ХХ столетии британский математик Хоуэлл Перегрин, используя знаменитое уравнение Шредингера, рассчитал возникновение и поведение одной из подобных волн. Согласно его уравнениям, солитоны такого типа возникают при исходно слабых колебаниях, если у них постепенно начинает падать частота и увеличиваться амплитуда. В какой-то момент сжатие волны становится настолько сильным, что амплитуда моментально возрастает в несколько десятков раз.
То есть, говоря обычным языком, на мелкой ряби вдруг возникает огромный бурун. После резкого роста амплитуды частота начинает увеличиваться, и волна, соответственно, спадает. И солитон также внезапно исчезает, как и появился. Сами понимаете, эти расчеты весьма точно описывали феномен тех самых волн-убийц, но поскольку тогда ученые не верили в их существование, никто не догадался соотнести с ними тот солитон, что открыл Перегрин.
И вот, наконец, в 1995 году учеными было документально зафиксировано появление волны-убийцы в открытом море. С тех пор эти волны перестали быть мифом — еще бы, ведь их видели многие исследователи (подробнее об их поиске читайте в статье "Волны-убийцы из хаоса не миф"). И тут же некоторые ученые, например, Наиль Ахмедиев из Исследовательской школы физических и инженерных наук Австралийского национального университета, предположили, что они являются не чем иным, как солитоном Перегрина, воплотившимся в реальность. Кстати, именно Ахмедиеву еще в 2010 году удалось наблюдать возникновение этой волны при передаче света по оптоволокну.
Однако как проверить, является ли волна-убийца именно тем, чем считают ученые? В открытом океане сложно ставить эксперименты, да и волны-убийцы никогда не предупреждают о своем появлении заранее. Поэтому решили поставить простой опыт в лаборатории Австралийского национального университета, который наблюдателю со стороны показался бы простой детской забавой.
В небольшом бассейне внутри помещения было установлено устройство, которое могло генерировать волны. Также в воду опустили "мишень" в виде игрушечного пирата, плывущего в маленьком кораблике. После этого генератор включили таким образом, чтобы он порождал волны с небольшой амплитудой и частотой. Но при этом в процессе эксперимента частота колебаний водной глади должна была медленно падать, а амплитуда — постепенно возрастать (те, кто хочет увидеть эксперимент, могут сделать это здесь).
В результате "мишень" довольно долго колебалась на мелкой поверхностной ряби. Однако вдруг, откуда ни возьмись, появилась огромная волна, которая опрокинула пиратский корабль. После чего поверхность бассейна вновь покрыла мелкая рябь. Когда же участники эксперимента вычислили размер возникшей волны-убийцы и рассчитали, каким бы он был, если бы все это случилось в открытом море, то они пришли в ужас — эта волна могла запросто достигнуть 40 метров в высоту! Ее удар может опрокинуть не только парусную яхту, но и массивный современный сухогруз или танкер.
В то же время исследователи не исключают, что в природе возможно образование волн, впятеро превышающих максимальную высоту обычных. И вот от них-то спасения уже точно не будет. Судно, попадающее под обычную волну-убийцу, испытывает давление до 10 атмосфер, ну, а "суперволна-убийца" в открытом море, скорее всего, вряд ли оставит живых свидетелей своего злодеяния. Именно поэтому долгое время о громадных волнах вообще не было никакой информации — ее просто было некому передавать.
После эксперимента Наиль Ахмедиев и его коллеги уже больше не сомневались в том, что только что на их глазах возник и исчез солитон Перегрина. Получается, что волны-убийцы действительно являются этой разновидностью устойчивых волн. Однако, если это действительно так, получается, что их появление весьма сложно предсказать. Ведь эти солитоны возникают не в результате каких-то особых погодных условий или стихийных бедствий вроде подводных землетрясений. Их порождает самая обычная морская зыбь — тип колебаний с постепенно увеличивающейся амплитудой и падающей частотой.
Но в то же время ученые считают, что этот и последующие опыты помогут лучше понять природу больших и сверхбольших волн и предложить хоть какую-то методику прогнозирования их появления. Кроме того, если знать, какова сила удара такой волны и скорость ее движения, можно разработать методы защиты от них кораблей и плавучих буровых установок. Хотя, конечно же, противостоять их разрушительному действию почти невозможно, но все-таки сделать так, чтобы после подобного "контакта" люди остались живы, вполне реально.
http://www.pravda.ru/science/eureka/discoveries/10-04-2012/1113810-peregrin_solyton-1/
|
