Tappavat aallot

Killer aallot ( vaeltava aallot , hirviöaallot , valkoinen aalto , englantilainen rogue  aalto - robber wave , freak wave - crazy wave , 20-30 metriä korkea (ja joskus enemmänkin), käyttäytyminen ei ole tyypillistä meren aallolle. "Tappaaallot" ovat vaarallisia aluksille ja offshore-rakenteille. Tällaisen aallon kohtaaman laivan runko ei välttämättä kestä sortuneen veden painetta (jopa 1000 kPa tai 10 atm).  

Tärkeä seikka, joka mahdollistaa tappajaaaltojen ilmiön erottamisen erilliseksi tieteelliseksi ja käytännölliseksi aiheeksi ja sen erottamisen muista ilmiöistä, jotka liittyvät epänormaalin suuren amplitudin aaltoon (esimerkiksi tsunamit ), on niiden ilmaantumisen äkillisyys.

Toisin kuin tsunamit , jotka ovat seurausta vedenalaisista maanjäristyksistä tai maanvyörymistä ja nousevat korkealle vain matalassa vedessä, "tappajaaaltojen" ilmaantuminen ei liity katastrofaalisiin geofysikaalisiin tapahtumiin. Vaikka epälineaarisille aalloille ei ilmeisesti ole yhtä syytä, pinta-aaltojen epälineaarinen dynamiikka vedessä on yksi tyypillisistä syistä roguaaltojen muodostumiseen valtameressä [1] .

Vaeltelevia aaltoja pidettiin pitkään fiktiona, koska ne eivät mahtuneet mihinkään tuolloin olemassa olevaan matemaattiseen malliin meren aaltojen esiintymisestä ja käyttäytymisestä, eikä myöskään ollut tarpeeksi luotettavaa näyttöä. Kuitenkin 1. tammikuuta 1995 25,6 metriä korkea aalto, nimeltään Dropner-aalto , tallennettiin ensimmäisen kerran Dropnerin öljylautta Pohjanmerellä Norjan rannikon edustalla . MaxWave- projektin ("Maximum wave") puitteissa tehty lisätutkimus , johon sisältyi maailman valtamerten pinnan tarkkailu Euroopan avaruusjärjestön (ESA) tutkasatelliiteilla ERS-1 ja ERS-2 , tallensi yli 10 yksittäistä jättiaaltoa. maapallon ympäri kolmessa viikossa, jonka korkeus ylitti 25 metriä. Nämä tutkimukset pakottavat tarkastelemaan uudella tavalla konttialusten ja supertankkereiden kokoisten alusten kuolinsyitä viimeisen kahden vuosikymmenen aikana , mukaan lukien tappava aallot mahdollisten syiden joukossa.

Uusi projekti on nimeltään Wave Atlas (Atlas of waves), ja se sisältää maailmanlaajuisen kartan kokoamisesta havaittuista tappajaaaloista ja sen tilastollisesta käsittelystä.

Syyt

Äärimmäisten aaltojen syistä on useita hypoteeseja . Monelta heistä puuttuu maalaisjärki. Yksinkertaisimmat selitykset perustuvat eripituisten aaltojen yksinkertaisen superposition analyysiin. Arviot kuitenkin osoittavat, että äärimmäisten aaltojen esiintymisen todennäköisyys tällaisessa järjestelmässä osoittautuu liian pieneksi. Toinen huomionarvoinen hypoteesi ehdottaa mahdollisuutta aaltoenergian fokusoitumiseen joissakin pintavirtojen rakenteissa. Nämä rakenteet ovat kuitenkin liian spesifisiä energian fokusointimekanismille selittämään äärimmäisten aaltojen systemaattista esiintymistä.

Mielenkiintoista on, että tällaiset aallot voivat olla sekä harjanteita että kaukaloita, minkä silminnäkijät vahvistavat. Jatkotutkimukset koskevat tuuliaaltojen epälineaarisuuden vaikutuksia, jotka voivat johtaa pienten aaltoryhmien ( pakettien ) tai yksittäisten aaltojen ( solitonien ) muodostumiseen, jotka voivat kulkea pitkiä matkoja ilman merkittäviä muutoksia niiden rakenteessa. Vastaavia paketteja on havaittu myös käytännössä toistuvasti. Tällaisten aaltoryhmien ominaispiirre, joka vahvistaa tämän teorian, on, että ne liikkuvat muista aalloista riippumattomasti ja niillä on pieni leveys (alle 1 km) ja korkeudet laskevat jyrkästi reunoja pitkin [2] .

Rogue-aaltojen numeerinen mallinnus

Rogue-aaltojen suora mallinnus suoritettiin V. E. Zakharovin, A. I. Djatšenkon [3] , R. V. Shaminin [4] teoksissa . Ihanteellisen nesteen, jolla on vapaa pinta, epätasaista virtausta kuvaavat yhtälöt ratkaistiin numeerisesti. Erikoistyyppisten yhtälöiden käyttö mahdollisti laskelmien suorittamisen erittäin tarkasti ja pitkillä aikaväleillä. Numeeristen kokeiden aikana saatiin rogue-aalloille ominaisprofiilit, jotka ovat hyvin sopusoinnussa koetietojen kanssa.

Laajan sarjan laskennallisia kokeita ihanteellisen nesteen pinta-aaltojen dynamiikan mallintamiseksi, joilla on valtamerelle tyypillisiä fysikaalisia parametreja, empiiriset funktiot rogue-aaltojen esiintymistaajuuksille riippuen jyrkkyydestä (~energia) ja alkutietojen hajonta muodostettiin [5] .

Kokeellinen havainto

Yksi ongelmista rogue-aaltojen tutkimisessa on vaikeus saada niitä laboratoriossa. Pohjimmiltaan tutkijat pakotetaan työskentelemään luonnollisissa olosuhteissa tehdyistä havainnoista saatujen tietojen kanssa, ja tällaiset tiedot ovat hyvin rajallisia, koska rogue-aallon esiintyminen on arvaamatonta.

Vuonna 2010 saatiin kokeellisesti ensimmäistä kertaa Peregrinin hengityssolitonit , jotka monien tutkijoiden mukaan ovat mahdollinen tappajaaaltojen prototyyppi. Nämä solitonit, jotka ovat erityinen epälineaarisen Schrödinger-yhtälön ratkaisu , saatiin optiselle järjestelmälle [7] , mutta jo vuonna 2011 samat solitonit saatiin myös vesiaalloille [8] . Vuonna 2012 toisessa kokeessa tutkijat onnistuivat osoittamaan korkeamman asteen solitonihengittimen syntymisen, jonka amplitudi on viisi kertaa suurempi kuin tausta-aallon amplitudi [6] .

Havaintotapaukset

Hylyt

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ R. V. Shamin. Tappajaaaltojen matemaattiset kysymykset. M.: Lenand/URSS, 2016
  2. ↑ Frederic Moreau. The Glorious Three Arkistoitu 13. marraskuuta 2014 Wayback Machinessa , kääntäneet M. Olagnon ja GA Chase / Rogue Waves. 2004, Brest, Ranska.
  3. ↑ AI Djatšenko, VE Zakharov. Freak-aaltojen muodostumisesta syvän veden pinnalle.  // Kirjeet v ZhETF. - 2008. - T. 88 , nro 5 . - S. 356-359 .
  4. ↑ R. V. Shamin. Djatšenko-yhtälöiden tasaisten ratkaisujen olemassaolosta, jotka kuvaavat ihanteellisen nesteen epätasaisia ​​virtauksia vapaalla pinnalla.  // Venäjän tiedeakatemian raportit. - 2006. - T. 406 , nro 5 . - S. 112-113 .
  5. ↑ V. E. Zakharov, R. V. Shamin. Tappajaaaltojen esiintymisen todennäköisyydestä.  // Kirjeet v ZhETF. - 2010. - T. 91 , nro 2 . - S. 68-71 .
  6. ↑ 1 2 A. Chabchoub, N. Hoffmann, M. Onorato ja N. Akhmediev. Super Rogue Waves: Korkeamman asteen hengityksen havainnointi vesiaalloissa   // Phys . Rev. x . - 2012. - Vol. 2. - P. 011015. - doi : 10.1103/PhysRevX.2.011015 .
  7. ↑ B. Kibler, J. Fatome, C. Finot, G. Millot, F. Dias, G. Genty, N. Akhmediev & J. M. Dudley. Peregrine - solitoni epälineaarisessa kuituoptiikassa  // Nature Physics  . - 2010. - Vol. 6. - s. 790-795. doi : 10.1038 / nphys1740 .
  8. ↑ A. Chabchoub, N. Hoffmann ja N. Akhmediev. Rogue Wave -havainto vesiaaltosäiliössä   // Phys . Rev. Lett. . - 2011. - Voi. 106. - P. 204502. - doi : 10.1103/PhysRevLett.106.204502 .
  9. ↑ Mistä tappavat aallot tulevat?  (venäjä) , Komsomolskaja Pravda  (23. syyskuuta 2004). Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2012. Haettu 6. syyskuuta 2017.
  10. ↑ Michelangelon onnettomuus . www.michelangelo-raffaello.com. Haettu 6. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 7. lokakuuta 2017.
  11. ↑ QE2 - Historia - Hurrikaani Luis . www.qe2.org.uk. Haettu 6. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2017.
  12. ↑ "Freak Wave - ohjelman yhteenveto" Arkistoitu 4. tammikuuta 2018 osoitteessa Wayback Machinewww.bbc.co.uk/ . BBC. 14. marraskuuta 2002. Haettu 15. tammikuuta 2016.
  13. ↑ Riippumaton arvio MV DERBYSHIRE:n uppoamisesta . Royal Institute of Naval Architects. Haettu 10. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 11. lokakuuta 2017.
  14. ↑ Elizabeth Gerson. Neuvostoliiton laivaston viimeinen katastrofi: 25 vuotta sitten troolari "Kartli" putosi  (eng.) . NTV. Haettu 6. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2017.

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat