velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Волны-убийцы

Арифметики растолковали природу циклопических волн-одиночек, способных переламывать большие суда





В протяжении веков опытные морские волки стращали собственных слушателей стршными рассказами о большенных волнах-убийцах высотой с гору. Но только сравнимо не так давно океанологи и геофизики стали относиться к этим рассказам серьезно и пробовать осознать, откуда берутся эти монстры и как от их уберечься. На помощь пришли математика и непрерывный галлактический мониторинг океана.


Айвазовский и статистика


Хрестоматийная картина Айвазовского «Девятый вал» – о жертвах стихии – знакома, наверняка, каждому. Очевидно, в число произведений известного мариниста данная тема попала не случаем: за многие столетия истории мореплавания фольклор оброс легендами о циклопических водяных стенках и провалах.


Как волна-убийца опрокидывает и топит суда, многие могли созидать в голливудском фильме-катастрофе «Идеальный шторм» (The Perfect Storm) – драматической истории о том, как в Северной Атлантике восточнее Ньюфаундленда в итоге столкновения 2-ух массивных штормовых фронтов безо всяких следов исчезает рыболовецкая шхуна «Андреа Гейл», унося
с собой жизни рыбаков.


По словам редчайших свидетелей, смогших пережить буйство стихии, такие волны часто появляются при полностью подходящих погодных критериях, не предвещающих, казалось бы, никакой угрозы.


Достоверных фактов о страшенных волнах, внезапно возникающих в открытом море, сравнимо малость, но все же они скапливаются и требуют разъяснения. Волны-убийцы совсем не похожи на другие: они в 3–5 раз превосходят по высоте обыденные волны, рождающиеся при сильном шторме.


Это не цунами


Все наслышаны про большие волны, именуемые по-японски цунами, что дословно значит «большая волна в гавани». Они славятся коварством и разрушительной силой.


Эти превосходные водные валы, высота которых, как это случилось
в 1958 году на Аляске, могут превосходить 50 метров, появляются обычно
в сейсмически-активных зонах – в итоге подводных землетрясений и извержений вулканов, оползней, взрывов, резкого конфигурации метеоусловий. Схожее явление в большинстве случаев встречается в прибрежных районах Стране восходящего солнца, у нас на Далеком Востоке, в США, Канаде, в регионе Австралии и Полинезии, а время от времени даже на Карибах и в Средиземноморье. Японские манускрипты ведут хронологию цунами начиная с 684 года.


Самая ужасная из узнаваемых волн цунами (24 апреля 1771 года) была зафиксирована на японском полуострове Исигаки (архипелаг Рюкю) и достигала высоты 85 метров. К счастью, цунами, порождаемые сейсмическими толчками на морском деньке и обрушивающиеся на сберегал, появляются не так и нередко. За весь ХХ век в мире их записанно около 250.


Цунами более разрушительны на побережье недалеко от места зарождения, где их энергия в особенности высока. Но они могут совершать и достаточно далекие «путешествия».


26 августа 1883 года массивное извержение вулкана Кракатау в Индонезии обрушило на сберегал волну высотой 45 метров, которая привела к смерти 36 тыщ человек. Энергетика этой катастрофы была равнозначна 500 тыщам атомных бомб типа хиросимской, но большая часть разрушений и жертв, как и в случаях с другими цунами, находились на берегу либо недалеко от него. Такие волны обычно стремительно стихают в открытом море и безобидны для судов. Волна, появившаяся при извержении Кракатау, пару раз обогнула земной шар, но ее высота не превосходила 40 см.


«Сегодня не вызывает сомнения, – гласит большой русский спец по теории волн нижегородец Ефим Пеленовский, – что цунами – это итог типичного «поршневого» механизма колебания дна океана, вызванного землетрясением, в итоге чего выталкивается ввысь столб воды. Ее лишная масса под действием силы тяжести тоже начинает колебаться и вовлекает в эту амплитуду колебаний примыкающие участки».


Сейчас цунами становится большой неувязкой для государств, расположенных на тихоокеанском побережье. И все таки огромные волны-одиночки – это не цунами. Они никак не связаны с сейсмической активностью. Есть версия, что они могут порождаться упавшими в океан метеорами. Так, ученые считают, что приблизительно 100 000 годов назад на побережье Гавайских островов обвалилась волна 300-метровой высоты, вызванная, видимо, падением большого метеора. Но это, к счастью, явление очень редчайшее.


Механика волны


Частички воды благодаря их большой подвижности просто выходят из состояния равновесия под действием различного рода сил и совершают колебательные движения. Причинами, вызывающими возникновение волн, могут быть приливообразующие силы Луны и Солнца, ветер, колебания атмосферного давления, подводные землетрясения либо деформации дна. Ветровые волны образуются за счет энергии ветра, передаваемой методом конкретного давления воздушного потока на наветренные склоны гребней и трения о поверхность воды.


Природа образования волн на аква поверхности была отлично исследована, смоделирована и описана европейскими учеными в первой половине XIX века. Уже тогда было ясно, что при ветре силой более 2-ух баллов (скоростью выше 4 узлов) потоки воздуха передают морской ряби энергию, полностью достаточную для образования реальных волн и зыби.
Если ветер не стихает, волнение равномерно усиливается, потому что колебательные движения воды получают дополнительную энергию снаружи. Высота волны при всем этом зависит не только лишь от скорости ветра, да и от длительности его воздействия, также от глубины и площади открытой воды.


В справочниках и энциклопедиях приведены высоты волн, соответствующие для различных океанов. Так, энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона докладывает, что наибольшие волны встречаются в области западных ветров Индийского океана (11,5 м) и в восточной части Тихого океана (7,5 м). В один прекрасный момент такие волны наблюдались у Азорских островов (15 м) и в Тихом океане меж Новейшей Зеландией и Южной Америкой (14 м).


Когда волна, приходящая из открытого моря, выклинивается возвышенным дном, появляется прибой либо бурун. На западном побережье экваториальной Африки и около Мадраса в Индии волны прибоя время от времени добиваются 22 метров в высоту.


Некие ученые-океанологи опровергают существование большенных волн-убийц в открытом море, считая, что беспристрастная картина искажается в очах перепуганных свидетелей. Из-за углубления, которое всегда идет перед волной, появляется особенный эффект восприятия, нарастающий к тому же тем, что корабль размещается не горизонтально, другими словами параллельно подошве волны, а наклонен к ней. В конечном итоге высота волны может очень преувеличиваться.


Все же повсевременно накапливающиеся факты обосновывают оборотное. Понятно, что различные волны могут вести взаимодействие, вызывая усиление и ослабление волнения. Наложение 2-ух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление именуется интерференцией.


Конкретно интерференцией ученые разъясняют появление в неких местах океана необычно больших волн. Они встречаются на «стыке» волн Атлантического и Индийского океанов – у мыса Хорошей Надежды, самой южной точки африканского материка, и у мыса Игольный. Тут встретившиеся волны начинают громоздиться одна на другую, порождая большенные валы. Мореплаватели именуют их «кейпроллерами» (от британских слов саре – мыс и roller – вал, большая волна), а океанологи – уединенными либо эпизодическими волнами. Кейп-роллеры уничтожают как малые суда, так и большие танкеры, спортивные яхты и сухогрузы, пассажирские лайнеры. Видимо, конкретно из-за таковой волны потерпело катастрофу у восточного побережья Южной Африки русское транспортное судно «Таганрогский залив» в 1985 году.


Кейпроллеры появляются не только лишь у южной оконечности Африки, да и в районах Ньюфаундлендской банки, у Бермудских островов, у мыса Горн, на окраинах норвежского шельфа и даже у берегов Греции

Если две интерферирующих волны встречают на пути какую-либо преграду – отмель, рифы, полуостров либо сберегал – выклинивание порождает новейшую волну, намного превосходящую по высоте собственных «родительниц». Из-за отражения волн от разных препядствий в итоге наложения отраженной волны на прямую могут появляться так именуемые стоячие волны. В отличие от бегущей волны, в стоячей не происходит течения энергии. Разные участки таковой волны колеблются в одной и той же фазе, но с разной амплитудой.


Интерферируя меж собой, могут сталкиваться воздушные потоки и морские течения, тогда и их энергия суммируется в виде волн. Вот почему можно повстречать суперволны в Гольфстриме, Куросио и других массивных океанских течениях.


Около пользующегося дурной славой мыса Горн происходит то же самое: резвые течения сталкиваются с противодействующими ветрами.


Но и механизмы интерференции не могут дать исчерпающего разъяснения обстоятельств появления волн-великанов.


Одинокие убийцы


В разгадке секретов циклопических волн на помощь океанографам пришли физики и арифметики. Ефим Пелиновский исследовал и обрисовал механизм появления уединенных стационарных волн, которые именуют солитонами (от solitary wave – уединенная волна). Основная особенность солитонов заключается в том, что эти волны-одиночки не меняют собственной формы в процессе распространения, даже при содействии с для себя схожими. Такие волны могут распространяться на очень огромные расстояния без утраты собственной энергии.


Толща воды в океане устроена очень тяжело. Океан неоднороден по вертикали: там имеются слои разной плотности, в каждом из которых могут появляться и распространяться внутренние волны, достигающие высоты в 100 и поболее метров. Пелиновский считает, что во внутренних слоях океана тоже есть солитоны, и интенсивно занимается их исследованием и прогнозом.


Крупномасштабные атмосферные воздействия – циклоны и антициклоны – приводят к увеличению либо снижению поверхности океана в областях низкого и высочайшего давления. Эта связь получила заглавие закона оборотного барометра. Снижение атмосферного давления лишь на 1 мм ртутного столба может вызвать увеличение уровня океана в этом месте на 13 мм. Если же давление падает на 10-ки мм, что часто случается во время тайфунов, то на поверхности океана возникает возвышенность в метры либо 10-ки метров, которая, распространяясь, может породить огромную волну. Перепады давления могут привести к появлению резонансных явлений, которые и служат предпосылкой зарождения больших волн в океане.


Математическое моделирование морских волн проводится сейчас в почти всех странах мира, ученые предлагают решения, очень непохожие друг на друга, по-разному описывая различные типы циклопических волн.


Конечно, математические модели создаются не только лишь ради разъяснения природы волн. Ученые ставят впереди себя полностью определенную цель – научиться выручать от смерти суда и нефтегазовые сооружения на шельфе. А главное – жизнь людей.


5 годов назад Европейский альянс сделал проект MaxWave – с целью собрать факты и документально подтвердить существование одиночных большенных волн, также выслеживать, моделировать и предсказывать их возникновение, чтоб информировать моряков об угрозы. Схожий проект по мониторингу циклопических волн делает в США Управление морских исследовательских работ, в каком скапливаются неизменные наблюдения, приобретенные с помощью авиации, спутников и радаров.


Исследования проявили, что в среднем одна из 23 волн значительно превосходит другие по своим характеристикам. Статистика свидетельствует, что одна уединенная волна, в три раза превосходящая по своим характеристикам обыденную, приходится на 1175 волн, а четырехкратное превышение встречается у одной волны из 300 тыщ обычных. Но статистика, к огорчению, не позволяет предсказать возникновение волны-убийцы.


Последние наблюдения ученых обосновывают, что волны-гиганты – не такая уж уникальность, и их существование следует учесть при проектировании судов. В институте Глазго составлен каталог недавнешних морских катастроф, вызванных волнами-убийцами. Из 60 сверхкрупных судов, затонувших в период с 1969 по 1994 год, 22 грузовых судна длиной более 200 метров стали жертвами циклопических волн. Они проламывали главный грузовой лючок и затапливали главный трюм. В этих кораблекрушениях погибло 542 человека. В большой угрозы оказываются и нефтяники, потому что добыча равномерно перемещается на океанский шельф, а при проектировании сегодняшних морских платформ и плавучих буровых существование циклопических волн-убийц очевидно не бралось в расчет.






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments