Дата: 17.12.2007

Американские ученые с помощью оптоволокна смоделировали «волну-убийцу»

Американские ученые с помощью оптоволокна смоделировали «волну-убийцу»

Американские ученые промоделировали загадочные океанские «волны-убийцы», которые были признаны наукой сравнительно недавно, при помощи оптоволокна.

Волны-убийцы – аномально высокие волны, возникающие «ниоткуда»: на сравнительно гладкой морской поверхности неожиданно появляется огромная волна высотой 20-30 метров, похожая на движущуюся водяную стену.

Волны-убийцы принципиально отличаются от цунами тем, что цунами вызываются сейсмическими явлениями, тогда как волны-убийцы возникают сами по себе. Кроме того, цунами могут достигать подобной высоты лишь на мелководье, а волны-убийцы появляются на любых глубинах.

Долгое время волны-убийцы считались морским мифом, однако в 90-х годах 20-го века они были зафиксированы документально. В 1993 году была сделана фотография такой волны в Бискайском заливе, в 1995 – описано повреждение нефтяной платформы в Северном море.

Дальнейшие случаи столкновения судов с этим явлением, фотографии, а также наблюдения со спутников убедительно показали, что волны-убийцы действительно встречаются и представляют серьезную угрозу для кораблей и морских сооружений.

Теории волнообразования не отрицают возможность случайного возникновения таких волн, однако чем больше волна, тем меньше вероятность, что она возникнет. Для волн-убийц вероятность случайного возникновения настолько мала, что они могли бы появляться раз в сотни лет.

Это значит, что никто никогда, скорей всего, их бы не увидел. Между тем, опыт моряков и спутниковые наблюдения показывают, что волны встречаются не так уж редко: по некоторым данным, это происходит раз в два дня.

Многие специалисты стремятся понять, каким образом возникают волны-убийцы, и научиться предсказывать их появление. Калифорнийские ученые решили промоделировать океанские волны волнами оптическими.

Исследователи подавали на вход нелинейной среды из оптоволокна световой сигнал. Сам сигнал имел фиксированную частоту (был чистым), однако к нему была добавлена небольшая примесь шума: «размытого» сигнала, состоящего из волн различных частот.

Нелинейность волокна означает, что сигнал поведет себя плохо предсказуемым образом и неизвестно, каким он станет на выходе: простой зависимости от его параметров на входе не существует. В нелинейной среде сигнал с примесью шума терял свою четкость и весь превращался в хаотический сигнал из волн различных частот.

Однако на некоторых частотах возникали неожиданно четкие и яркие пики с интенсивностью даже большей, чем у изначального сигнала – аналог волн-убийц (волн с большой амплитудой). Грубо говоря, эксперимент сводился к следующему: волна с заданными параметрами попадала в сложную среду и вызывала в ней множество беспорядочных слабых волн с разными параметрами.

В некоторых местах, однако, возникали отдельные четкие необычно большие волны. Откуда они взялись, тоже не очень понятно. Строго говоря, неочевидно, что механизм образования у оптических и водяных волн один и тот же.

Исследователи, однако, надеются, что это именно так: условия эксперимента похожи на условия в море: волны, нелинейность и шум. Возможно, удастся разработать общую математическую модель возникновения таких волн.

---

Оригинал статьи находится на сайте Новый Регион