Новый анализ физики волн показывает, что они могут достигать еще более головокружительных размеров, чем считалось ранее.
Понимание волн в крупнейших в мире водоемах столь же важно, сколь и сложно. Несмотря на широкое изучение, до сих пор не совсем ясно, почему волны развиваются так, как они это делают. Тем не менее, волны играют важную роль в обмене газами между воздухом и водой, что является важной информацией для моделирования климата.
Возможность прогнозирования огромных волн также является неотъемлемой частью безопасного проектирования морских сооружений, созданных человеком, таких как нефтяные и газовые вышки и ветряные электростанции, а также для судоходства. Действительно, знание того, насколько большими могут быть океанские волны, имеет решающее значение, и новое исследование предполагает, что, согласно физическим моделям, эти аномальные волны могут достигать высоты, в четыре раза превышающей высоту самых высоких волн, когда-либо зарегистрированных.
Чтобы лучше понять динамику волн, группа инженеров из Манчестерского и Оксфордского университетов глубоко погрузилась в мир волн. Как говорится в их исследовании, опубликованном в журнале Nature, оказывается, что мы неправильно думали о волнах. Волны часто считались двумерными, движущимися в одном направлении. Это, по словам инженеров, не совсем точно, и, при определенных конкретных критериях, волны способны двигаться в нескольких направлениях одновременно, что приводит к гигантским комбо-волнам.
Чтобы выяснить это, инженеры обратились к уникальному круглому волновому резервуару, расположенному в исследовательском центре FloWave Ocean Energy Research Facility, который позволил им изучать волны, которые не были ограничены в своем направленном движении.
Используя специально построенную матрицу волновых датчиков, они смогли изучить структуру волн. Их исследование основывалось на предыдущей работе, в которой использовался тот же волновой резервуар для моделирования печально известной волны Дропнера 1995 года. Эта волна высотой 25,6 метра была первой подтвержденной блуждающей волной-убийцей, высота которой более чем в два раза превышала среднюю высоту волну в районе, где она произошла.
Исследователи смоделировали условия, которые могут произойти при урагане, где внезапные изменения направления мощных ветров могут закончиться волнами, пересекающими друг друга. Чем более разбросанными были сходящиеся волны, тем больше становилась объединенная волна.
«Мы показываем, что в таких условиях волны могут значительно превысить общепринятый верхний предел, прежде чем они разрушатся», — сказал Сэм Дрейкотт, старший преподаватель Манчестерского университета, который работал над исследованием. «В отличие от однонаправленных волн, многонаправленные волны могут стать в два раза больше, прежде чем они разрушатся».
При этом ученые обнаружили, что когда несколько волн встречаются, они могут продолжать расти даже после разрушения. Они подсчитали, что волны теоретически могут вырасти в четыре раза выше, чем считалось ранее.
Что еще предстоит определить, так это то, как все это может разыграться в реальном мире. Исследователи признали в статье, что они не учли, как такие факторы, как глубина воды, которые могут повлиять на высоту волны. Они также отметили, что океанские волны случайны, в то время как их эксперименты были строго контролируемыми.
Тем не менее, где-то там, в океане, физика, наблюдаемая в лаборатории, может привести к возникновению совершенно чудовищной волне-убийце.