Причудливые океанские волны. Исследователи из Университета штата Флорида обнаружили, что резкие колебания морского дна могут вызывать опасные океанские волны, известные как обманные или странные волны — волны настолько катастрофические, что их когда-то считали плодом воображения моряков.

Ник Мур — доцент математики в штате Флорида. Фото: Брюс Палмер / FSU

«Это огромные волны, которые могут нанести огромный ущерб судам или инфраструктуре, но они не совсем понятны», — сказал Ник Мур, доцент математики в штате Флорида и автор нового исследования волн-изгоев.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Fluids.

Когда-то считавшиеся мифом, эти волны в течение нескольких десятилетий ставили научное сообщество в тупик.

За прошедшие годы исследователи по всему миру изучили ряд различных факторов, которые, по их мнению, могут способствовать этим волнам, включая морское дно, возбуждение ветра и феномен, называемый Бенджамин-Фейр, где отклонения от периодической формы волны усиливаются нелинейностью.

В большинстве исследований, посвященных морскому дну, рассматривались только пологие склоны, а те немногие исследования, которые подталкивали склоны к большим крайностям, основывались главным образом на компьютерном моделировании.

«Было относительно недопредставление реальных данных, которые вы можете получить из лабораторных экспериментов, где вы можете тщательно контролировать различные факторы», — сказал Мур. «Часто вам нужны эти реальные данные, чтобы увидеть, дают ли вам компьютерные симуляции разумные прогнозы».

Лабораторные эксперименты Мура были первыми, чтобы исследовать влияние резких изменений морского дна на волновую статистику.

Наряду с директором Института геофизической гидродинамики бывшего Советского Союза Кевином Спиером и бывшим студентом бывшего студента Тайлером Боллесом, Мур создал длинную камеру с переменным дном. Используя мотор для генерации случайных волн, исследовательская группа отслеживала тысячи волн, чтобы увидеть, появились ли какие-либо закономерности.

После того, как волны прошли через несколько футов постоянной глубины, они натолкнулись на ступеньку резервуара, которая представляла собой резкое изменение морского дна. Мур и его коллеги обнаружили, что первоначально волны казались нормальными, следуя традиционной кривой колокола. Но когда они прошли через ступеньку, структуры волн значительно изменились.

Измененные волны следовали за так называемым гамма-распределением, математической функцией, описывающей определенные закономерности, которые определенным образом не поддаются кривой колокола.

«Удивительно, насколько хорошо гамма-распределение описывает волны, измеренные в наших экспериментах», — сказал Мур. «Как математик, я кричу, что есть что-то фундаментальное, чтобы понять».

Эксперименты и появление этого гамма-распределения стимулировали новые исследования происхождения волн-изгоев.

«Сначала мы должны понять их на фундаментальном уровне, разрабатывая новую математику», — сказал Мур. «Следующий шаг — использовать эту новую математику, чтобы попытаться предсказать, где и когда произойдут эти экстремальные события».

По материалам phys.org