Довгий час гігантські, самотні хвилі, що раптово з’являлися посеред відкритого океану, були морською легендою, яка лякала моряків. Ці «хвилі-убивці» могли досягати висоти 20 метрів — вдвічі більшої за хвилі навколо, і за лічені хвилини зникали. Сьогодні вчені підтверджують їхнє існування, але їхнє походження залишалося загадкою. Нещодавнє 18-річне дослідження, проведене міжнародною командою науковців, нарешті розкрило цю таємницю, довівши, що ці хвилі не є випадковими чи містичними, а виникають за цілком природними законами.
Про це повідомляє ScienceAlert.
Дослідники проаналізували дані 27,5 тисяч записів про стан моря, зібраних з 2003 до 2020 року на нафтовій платформі Ekofisk у Північному морі. Замість складних математичних моделей, які пояснюють «модуляційну нестабільність», вчені дійшли висновку, що велетенські хвилі формуються завдяки конструктивній інтерференції.
Простими словами, це явище відбувається, коли дві або більше хвиль накладаються одна на одну, створюючи одну велику хвилю. Цей ефект посилюється природною асиметрією морських хвиль — їхні гребені зазвичай значно крутіші та вищі, ніж западини. У такий спосіб безліч менших хвиль, шикуючись разом, об’єднують свої гребені, створюючи одну масивну хвилю, що на мить височіє над усім навкруги.
Щоб пояснити цю різницю, уявіть натовп людей, які виходять зі стадіону після матчу. Якщо вихід — це вузький коридор з високими стінами, люди змушені рухатися лише в одному напрямку. Ті, хто позаду, штовхають тих, хто попереду, і може виникнути «завал». Це схоже на хвилю-вбивцю, викликану обмеженням.
Натомість, якщо вихід зі стадіону веде на широке поле, люди можуть вільно розійтися у всіх напрямках, уникаючи тисняви. Так само і в океані — хвилі вільно поширюються, і тому вони не підкоряються тим самим правилам, що хвилі у вузькому лабораторному каналі, де вчені можуть штучно створити «хвилю-вбивцю» за допомогою модуляційної нестабільності.
Команда застосувала статистичні методи, щоб виявити закономірності у рідкісних випадках появи гігантських хвиль. Виявилося, що ці хвилі підкоряються так званому квазідетерміністичному патерну, який у просторі та часі є впізнаваним та повторюваним, але з часткою випадковості. У цей момент багато звичайних хвиль збігаються, щоб створити одну гігантську.
Ця загальна теорія, розроблена океанографом Паоло Боккотті, показує, що екстремальні хвилі не є повністю випадковими. Усі великі хвилі несуть в собі «відбиток» або «підпис» — групу хвиль, що рухаються разом, наростають до піка і потім згасають.
Як приклад, 24 листопада 2023 року потужний шторм у Північному морі спричинив появу масивної хвилі-вбивці заввишки 17 метрів. Аналіз, проведений вченими за допомогою штучного інтелекту, показав, що ця подія повністю відповідала теорії квазідетермінізму та конструктивної інтерференції, коли безліч менших хвиль просто зібралися разом.
Хоча в ідеальному світі можна було б передбачити кожну хвилю, у реальному океані її зростання обмежується природними явищами, такими як руйнування хвиль. Коли хвиля досягає певної висоти та енергії, її вершина починає розбиватися, вивільняючи надлишок енергії у вигляді піни. Це обмежує розмір «хвилі-вбивці» і не дає їй рости до нескінченності.
Розуміння того, як саме формуються хвилі-вбивці, має величезне значення для безпеки. Це може допомогти інженерам і конструкторам створювати надійніші кораблі, нафтові платформи та інші морські споруди. Крім того, ці знання дозволять точніше прогнозувати ризики в океані та підвищувати безпеку судноплавства.
Читають зараз: Прогнозуються важкі часи: вчені - про неминучі зміни клімату.
