Израильские ученые разгадали тайну возникновения гигантских волн-убийц

Ученые из Хайфского Техниона совместно с зарубежными коллегами проанализировали данные, собранные на нефтяной платформе в Северном море, и описали процесс возникновения гигантских одиночных волн.

Работа опубликована в журнале Nature Scientific Reports.

Волны-убийцы, достигающие высоты 20 метров и превышающие окружающие волны во много раз, долгое время считались морскими легендами. Эти гигантские одиночные волны появляются внезапно в открытом океане даже при слабом ветре и исчезают менее чем за минуту. Такие волны могут опрокинуть большой корабль или морскую платформу. То, что такие волны – реальны, подтверждено многими наблюдениями, но объяснить процесс их возникновения не удавалось.

Ученые проанализировали почти 27500 получасовых записей волновых состояний, собранных с 2003 по 2020 год на нефтяной платформе Экофиск в центральной части Северного моря. Как показали ученые на математической модели, волны-убийцы формируются в процессе обычной интерференции, когда обычные волны совпадают по фазе и объединяются в одну массивную волну.

Инерференция волн встречается в океане постоянно. Но для того, чтобы возникла гигантская волна, нужны исключительные условия. Волны приходят с разных направлений, имеют разную длину, высоту и скорость. Для возникновения гигантской волны необходимо, чтобы множество обычных волн двигались примерно в одном направлении, чтобы их гребни выстроились в линию в нужный момент времени, и чтобы это произошло в одной точке пространства.

Авторы работы сравнивают этот процесс с броском триллиона игральных костей: теоретически все кости могут показать одно и то же число, хотя вероятность этого ничтожно мала. Но океан как раз и играет триллионами "костей". Поэтому гигантские волны возникают, хотя и относительно редко.

Эффект усиливается естественной асимметрией морских волн: их гребни обычно острее и круче впадин. В идеальном океане такие волны могли бы достигать бесконечной высоты, но в реальности природа ограничивает их рост: когда энергия превышает критическую точку, гребень волны обрушивается, и она превращается в пену.

Понимание механизма образования аномальных волн поможет инженерам создавать более безопасные корабли и морские платформы, и лучше прогнозировать риски мореплавания.