Как найти волну смерти

Загадочные и смертоносные «волны-убийцы» погубившие сотни моряков и десятки кораблей являются результатом, так называемых, нелинейных процессов. Об этом сообщила пресс-служба Института теоретической физики РАН на основании открытия, сделанного отечественными физиками и математиками.

Российские и зарубежные исследователи связали внезапное появление гигантских волн с простым решением для одной из версий уравнения Шредингера. Их возникновение подобно появлению оптических и электронных волн, мешающих работе телекоммуникационных систем.

«Волны распределены по океану не совсем однородно, из-за чего те зоны, где их оказывается больше, как бы притягивают к себе энергию. В итоге в какой-то момент в одном месте рождаются волны большой амплитуды. Еще в 1968 году академик Владимир Захаров показал, что эту неустойчивость эффективно описывает нелинейное уравнение Шредингера», — уточнил исследователь Петр Гриневич из московского ИТФ имени Ландау.

Физики считают, что существуют различные феномены, которые нельзя описать с помощью линейных уравнений. Но их реакцию на комбинацию внешних факторов невозможно представить себе как сумму изменений, возникших при действии каждой из этих сил по отдельности.

Это заметно усложняет прогнозирование подобных процессов. Причем, как сообщил Гриневич, ученые ранее считали, что хаотическими по своей природе они становятся из-за того, что исходное состояние нелинейных систем безвозвратно «забывается» даже после самых незначительных изменений.

В 50-х годах американский ученый Энрико Ферми выяснил, что в некоторых случаях возникало математическое «дежавю», после которого система возвращалась в первоначальное положение. По всей видимости, этим процессом управляли некие закономерности и законы. В частности, нелинейное уравнение Шредингера.

«Хорошая аналогия — коробка передач. Чтобы делать предсказания о том, как она будет работать, не обязательно разбираться в ее детальном устройстве. Достаточно факта, что она подчиняется “золотому правилу” механики: проигрыш в скорости дает выигрыш в силе, а выигрыш в силе — проигрыш в скорости», — рассказал Гриневич.

В опытах российских исследователей роль «коробки передач» выполнил кристалл с нелинейными оптическими свойствами. Некоторые его зоны фокусировали свет, так как были освещены сильнее. Другие — рассеивали луч лазера.

Гриневич и его коллеги выяснили, что вырабатываемый кристаллом свет и порождает периодический эффект «дежавю». Причем, его поведение описывает нелинейное уравнение Шредингера.

Проанализировав результаты наблюдений, российские ученые смогли составить набор простых формул, позволяющих очень точно просчитывать это уравнение. По этим же формулам можно описать поведение «волн-убийц», помехи в каналах связи и помочь выяснить особенности некоторых экзотических форм материй. Например, конденсата Бозе-Эйнштейна, состоящего из множества частиц, но демонстрирующего поведение одного большого атома.

Сирены и морские чудовища. Предыстория

Открытие российских ученых может подвести черту под многовековой историей «волн-убийц», которые были известны человечеству еще со времен античности. До нашего времени дошли многочисленные легенды о гигантских волнах, топивших корабли и разрушавших крупные порты. Их приписывали гневу Нептуна, активности подводных чудовищ или связывали с коварными песнями сирен.

В «просвещенном» XVIII веке их уже считали баснями невежественных моряков, и серьезно к сообщениям о возникших из ниоткуда «волнах-убийцах» не относились.

В 1826 году ученое сообщество посмеялось над свидетельствами очевидцев, сообщивших о 25-метровой волне, замеченной в Атлантике около Бискайского залива. В 1840 году Французское географическое общество отказалось верить мореплавателю Дюмону д’Юрвиль, сообщившему о 35-метровой волне, якобы виденной им лично.

Информация об огромных волнах, возникших посреди океана, продолжала поступать, но до 1933 года ученые дружно отказывались верить в их существование.

В начале 30-х годов корабль ВМС США «Рамапо» попал в Тихом океане в шторм, и после семи суток безостановочной качки столкнулся с волной, сначала швырнувшей его в отвесную пропасть, а затем поднявшей почти вертикально вверх. Чудом выживший экипаж зафиксировал ее высоту — 34 метра. Двигалась волна со скоростью 23 м/сек или 85 км/ч. Кстати, она до сих пор является самой большой из зафиксированных «волн-убийц».

История лайнера «Королева Мария» легла в основу голливудского блокбастера «Посейдон». В 1942 году он перевозил из Нью-Йорка в Великобританию 16 тысяч американских солдат. Неожиданно корабль столкнулся с 28-метровой волной. Находившийся на борту «Королевы Марии» доктор Норвал Картер вспоминал, что верхняя палуба резко ушла вниз, и корабль накренился под углом 53 градуса.

«Если бы угол составил хотя бы на три градуса больше, гибель была бы неизбежной», — утверждал очевидец.

От последствий столкновения с 18-метровой волной в 1966 году в Атлантике пострадал лайнер «Микеланджело». Погибли три человека и более 50 были ранены, само судно получило серьезные повреждения.

В 1980 году гигантской волной был потоплен британских сухогруз «Дербишир». Погибли все, кто находился на борту, всего 44 человека. Обломки судна были найдены разбросанными в радиусе 1,5 километра только через 14 лет. Все это время считалось, что «Дербишир» погиб из-за недочетов конструкции судна. И только в 2001 году стало ясно, что его потопила аномально большая волна.

Окончательно скепсис ученых испарился после происшествия 1995 года, когда на нефтяную платформу «Дропнер» у побережья Норвегии обрушилась волна высотой 25,6 метров. Сооружение почти не пострадало, но феномен получил название «волна Дропнера» и признание ученого сообщества.

Обрадовались этому факту и приверженцы мистического объяснения природы аварий и крушений, происходивших в Бермудском треугольнике. Они немедленно свалили на «волны-убийцы» все более или менее необъяснимые случаи затопления судов. И даже попытались связать их с крушениями самолетов, которые якобы «зацепили» какие-то уже запредельно огромные волны.

Впрочем, есть мнение, что жертвами бродячих волн вполне могли стать низколетящие самолеты и вертолеты, участвовавшие в военных морских операциях.

Как бы там ни было, в 2011 году исследователи взялись за эту проблему всерьез и создали проект MaxWave. К участию в нем было привлечено Европейское космическое агентство, чьи спутники без труда зафиксировали сразу десяток одиноких волн, высотой свыше 25 метров.

Ученым удалось выяснить об экстремально высоких волнах много интересного. В частности, они могут появляться даже при незначительном ветре. А даже 12-балльный ураган не может образовать волну более 20 метров.

В отличие от цунами, аномальные волны не связаны с подводными землетрясениями. Цунами приобретают огромную высоту только столкнувшись с побережьем, в открытом океане они мало заметны.

Кроме того, «волны-убийцы» характеризуются небывалой крутизной, перед ними всегда бывает глубокая впадина, «дыра в море». Моряки не раз рассказывали о быстро приближающейся отвесной водной стене.

Любопытно отметить, что на появление «волн-убийц» никак не влияют водные пространства, которые они покрывают. Они встречаются не только в мировом океане, но и в озерах. В 1975 году в озере Супериор, расположенном на границе США и Канады погибло мощное судно «Эдмунд Фицжеральд» (длиной 222 метров). Местные жители рассказали, что уже много лет подряд раз в году на озере появляются три волны, «Три сестры», идущие одна за другой и все высотой около 25 метров. Погиб весь экипаж, 27 человек. Через полгода разломленное пополам судно было найдено на глубине 150 метров.

Прогноз неутешителен

Открытие российских ученых помогает понять природу зарождения «волн-убийц», но, к сожалению, не позволяет предсказать их появление.

«Если появление волн хаотично, то предсказать его невозможно. Надеюсь, со временем удастся выяснить закономерности их возникновения, более глубокий анализ может выявить в хаосе общие черты. Пока же это невозможно», — сообщила «360» океанолог, заведующая лабораторией физики моря в Институте океанологии им. П.П. Ширшова Ирина Чубаренко.

Она также предположила, что особенности Бермудского треугольника связаны не со сверхъестественными процессами, а со сложными метеоусловиями и сложной системой течений.

«В наше время больше людей плавает, больше событий происходит, если бы на земном шаре существовали действительно аномальные места, мы бы о них давно знали. Вряд ли она одна такая. Пока не обнаружено реальных физических доказательств того, что в Бермудском треугольнике что-то не так. Нет изменений уровня океана, магнитных аномалий, все эти тайны являются продолжением людских фантазий», — резюмировала океанолог.