Killer Wave“ излезе
Killer Wave е пуснат
13 ДЕКЕМВРИ, 15:34 // Алексей Петров
Гигантските "вълни убийци", които най-накрая заинтересуваха естествените учени, бяха изкуствено синтезирани в лабораторията. Все още никой не знае как точно се формират тези огромни вълни в океанските води, но група учени от Калифорнийския университет в Лос Анджелис и Института Макс Борн за нелинейна оптика и късопулсова спектроскопия в Берлин успяха да създадат техни аналози в светлинни вибрации. Изследователите се надяват, че работата им ще помогне да се разбере природата на огромните вълни, които все още са причина за смъртта на много кораби.
Първоначално научната общност не проявяваше интерес към "измамните вълни" или измамните вълни, както понякога ги наричат. Единични вълни с височина десетки метри останаха само обект на моряшки истории и митове. Въпреки това, в края на деветдесетте години, фактът за съществуването на гигантски вълни е заснет на филм повече от веднъж. Една от тези вълни удари петролна платформа в Северно море през 1995 г., друга е заснета в Бискайския залив през 1993 г. По-късно се появиха много други доказателства, а миналата година се появиха първите математически теории за формирането на „деветите вълни“.
И тези вълни продължават да представляват заплаха за корабите. Така през 2001 г. вълна с височина 30 метра покри пътнически лайнер в Южния Атлантик. Според експерти през последните двеВ продължение на десетилетия повече от 600 души и около 200 кораба са станали жертва на "вълните убийци".
Различни теории за образуването и разпространението казват, че максималната височина на вълните, движени от вятъра в земни условия, не може да надвишава две десетки метра, но разкази на очевидци съобщават за вълни, чиято височина надвишава 30 метра. Дори ако приемем аномалната височина на вълните, генерирани по време на процесите, описани в теорията, тези изчисления предсказват много ниска вероятност за тяхното образуване и още повече за откриване в огромните пространства на световния океан.
Всъщност тези вълни се образуват много по-често, отколкото учените биха могли да си представят.
Преди няколко години научната общност принуди Европейския съюз да започне транснационален проект, наречен MaxWave, който включва два европейски сателита, които извършват радарни изследвания на океаните. Този проект беше насочен към намирането на гигантски "вълни убийци", в чието съществуване малко хора се съмняваха.
Само за три седмици наблюдения през 2004 г. участниците в проекта забелязаха дузина блуждаещи вълни с височина най-малко 25 метра.
Това, от една страна, показва разликата между механизма на образуване на такива вълни от тези, които са изследвани и описани, и в същото време обърква учените - нито една представена досега теория за образуването на вълни-убийци не е в състояние да обясни напълно честотата и природата на тези явления и остават недоказани хипотези.
Изложените теории се отнасят до намесата и агрегацията на по-малки морски вълни в по-големи, освен това има предположения за вината на необичайни движения на въздушни маси за образуването на блуждаещи вълни.
Едно нещо, което учените знаят със сигурност - "вълните убийци", разпространяващи се по водната повърхност, могат за дълго времевреме, за да запази формата и размера си. Ето защо острите върхове на такива вълни, когато се наблюдават директно, създават впечатлението за гигантска водна стена.
Това свойство на гигантските вълни ги прави свързани с добре проучените видове вълни, наречени солитони, самотни вълни, които могат да пътуват на големи разстояния, без да се разпадат и променят формата и размера си.
Солитоните са открити за първи път през 19 век в един от шотландските канали и привличат значителен интерес. В момента те са добре проучени и лесно могат да бъдат възпроизведени в лабораторни условия както във водна среда, така и под формата на светлинни вибрации.
Ето защо Даниел Соли, ръководителят на работата, предложи възможността за използване на технологии за създаване на светлинни солитони за генериране на светлинни „убийствени вълни“.
Процесът на създаване на светлинни солитони изисква излъчване на светлина под формата на импулси в нелинеен оптичен вълновод, формата и честотата на светлинните импулси, излизащи от който, зависят от параметрите на входящите вълни по нетривиален начин. Учените добавиха малко шум към оригиналния сигнал - произволни импулси с различна продължителност и амплитуда, предназначени да създават светлинни солитони.
Изходният сигнал, получен в резултат на налагане на шум върху оригиналния поток от светлинни импулси, се оказа много наситен, състоящ се от голям брой светлинни вълни с различна дължина.
По принцип тези светлинни аномалии могат да бъдат и случайни, но Соли отбелязва, че тяхното разпределение във времето е много различно от статистическото. Ситуацията тук също е подобна на ситуацията с океанските "вълни убийци" - стандартните теории за формирането на вълни в океана предвиждат случайната им поява, но средно само веднъж на хилядолетие, а не няколко пъти.бройки на седмица. Това несъответствие между статистическите характеристики, смята Соли, определено показва творческата роля на шумовите сигнали, фокусиращи енергията на отделните импулси в тесни и изключително интензивни изблици на светлина.
Според ръководителя на екипа Бахрам Джалали, това е първото наблюдение на изкуствени светлинни „вълни убийци“ и тези вълни са много близки по своите свойства до своите морски аналози.
Учените обаче не правят подобни твърдения относно механизма на формиране на тези две явления - те могат да бъдат коренно различни. Учените обаче предпазливо допускат, че образуването на морски вълни-убийци също се дължи на комбинация от фактори като малки вълни, нелинейност и слаб шумов сигнал.
Нелинейността на разпространението на морските вълни е добре известен факт и наличието на малък шумов сигнал може да се осигури от променлив морски вятър. Въпреки факта, че „вълните убийци“ се изучават доста дълго време и интензивно, новите резултати на група американски и немски учени могат не само да допринесат за разбирането на механизмите на тяхното образуване, но и да доведат до формирането на последователна теория за образуването на блуждаещи вълни.
И най-малкото учените имат отличен модел за тестване на своите теории за формирането на единични вълни. Ако учените се научат да предсказват появата на безобидни оптични гигантски вълни, тогава може би това ще стигне до океана. Няма съмнение, че това е необходимо.
Солитоне самотна вълна в среда с различно физическо естество, запазваща своята форма и скорост непроменени по време на разпространение. От английски. самотен - самотен (самотна вълна - самотна вълна), "-on" е типичен суфикс за термини от този вид (например електрон, фотон ии т.н.), което означава сходство на частица.
Концепцията за солитон е въведена през 1965 г. от американците Норман Забуски и Мартин Крускал, но британският инженер Джон Скот Ръсел (1808–1882) се смята за откриването на солитона.
Способността на солитона да запазва формата си непроменена по време на разпространение се обяснява с факта, че поведението му се определя от два взаимно противоположни процеса. Първо, това е така нареченото нелинейно накисване (фронтът на вълната с достатъчно голяма амплитуда има тенденция да се преобръща в областите на увеличаване на амплитудата, тъй като задните частици, които имат голяма амплитуда, се движат по-бързо пред движещите се). Второ, проявява се такъв процес като дисперсия (зависимостта на скоростта на вълната от нейната честота, определена от физическите и геометричните свойства на средата; с дисперсия различни участъци от вълната се движат с различни скорости и вълната се разпространява). По този начин нелинейното стръмност на вълната се компенсира от нейното разпространение поради дисперсия, което гарантира запазването на формата на такава вълна по време на нейното разпространение.
Липсата на вторични вълни по време на разпространението на солитон показва, че енергията на вълната не е разпръсната в пространството, а е концентрирана в ограничено пространство (локализирана). Локализацията на енергията е отличително качество на частицата.
Друга удивителна характеристика на солитоните, отбелязана от Ръсел, е способността им да поддържат скоростта и формата си, докато преминават един през друг. Единственото напомняне за осъщественото взаимодействие са постоянните измествания на наблюдаваните солитони от позициите, които биха заели, ако не се бяха срещнали. Има мнение, че солитоните не преминават един през друг, а се отразяват като сблъскващи се еластични топки. Това също показва аналогията на солитоните счастици.
Квантова девета вълнаМиналата година математиците разбраха условията, при които се появяват прословутите "девети вълни" - свръхвисоки вълни, способни да погълнат всеки кораб. И твърдят, че след като съберат допълнителни данни, ще могат да определят местата на най-честа поява на подобни вълни.
Океанографи и математици казаха, че вълни с височина 30 метра или повече (за тях в англоезичната литература са въведени термините freak wave и rogue wave) трябва да се появяват веднъж на 10 000 години. Последвалите сателитни наблюдения обаче показаха, че това далеч не е така. Оказа се, че "вълните убийци" се появяват много по-често. Всъщност наблюденията показват, че някъде в световните океани такива вълни възникват всеки момент.
Тъй като такава вълна може незабавно да погълне круизен кораб или петролна платформа (модерните плавателни съдове са проектирани да издържат само на 15-метрови вълни, а гигантските вълни могат да достигнат 60 метра височина), учените се опитаха да създадат теория за възникването на такива вълни.
За да опишат и анализират гигантски вълни, учените са използвали система от две нелинейно взаимодействащи вълни, описани от уравненията на Шрьодингер, които са се доказали в квантовата механика. Оказа се, че квантовите уравнения работят добре и тук.
„Представихме теоретично изследване на модулационната нестабилност на двойка нелинейно взаимодействащи двуизмерни вълни в дълбока вода и показахме, че пълната динамика на тези взаимодействащи вълни поражда ограничени вълнови пакети с висока амплитуда“, обобщават учените в своята статия.
Всъщност учените, използващи уравнението на Шрьодингер, изследват влиянието на различните скорости и ъгли, при които две вълни се пресичат в пространството. И установи, че при пресичане подпод сравнително малък ъгъл двете вълни образуват нова, повече от два пъти по-висока, отколкото при обичайното взаимодействие, като по този начин се поражда "деветата вълна".
Теоретиците представиха резултатите от работата си в Physical Review Letters. И казват, че сега са необходими допълнителни сателитни и океанографски наблюдения и статистически изчисления. И тогава те ще могат да установят местата на най-вероятната поява на "ненормални" вълни.