Волны-убийцы: откуда они берутся?

Ещё их называют белые волны, блуждающие волны, волны-монстры. В английской прессе обычно используют термин rogue waves или monster waves. Ни с цунами, ни с приливными волнами это явление природы не имеет ничего общего. Четкого научного объяснения феномену тоже пока нет. Только предположения, гипотезы и ряд экспериментальных догадок.

Первый контакт

Впервые документально подтвердить существование волн-убийц удалось относительно недавно.

В 1995 году на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море удалось зафиксировать необычную волну, которая возникла словно из ниоткуда. Высота её составляла 25 метров, притом что для этого региона волны редко превышают 12 метров. До этого случая научных и документальных подтверждений существования волн-убийц не было, хотя рассказов о них хватало. Саму волну назвали «Новогодней», так как инцидент произошел 1 января. Удар волны был достаточно сильный, чтобы повредить платформу.

Научных свидетельств до «волны Дропнера» не было, а вот очевидцев гигантских волн хватало.

• В 1933 году корабль ВМС США попал под волну высотой 34 метра.
• В 1966 году на итальянский лайнер «Микеланджело» обрушилась «белая» волна высотой 20 метров. Судно получило повреждения, а двух пассажиров смыло за борт.
• В 1995 году, через несколько месяцев после платформы «Дропнер», очередную волну-убийцу зафиксировал экипаж лайнера «Королева Елизавета II».
• За 4 года до этого российский рыболовный траулер «Картли» стал жертвой «белой» волны: у берегов острова Гиа (Шотландия) судно выбросило на мель, четыре члена экипажа погибло.
• Последний известный случай «нападения» волны-убийцы зафиксирован в 2014 году в Ла-Манше. Тогда погиб один человек.

Опасность для кораблей и морских конструкций волны-убийцы представляют из-за мощного давления (до 10 атмосфер). Корпус большинства кораблей просто не выдержит такого удара, и судно быстро пойдет ко дну. Вот почему проблема вычисления таких блуждающих волн представляет огромную важность для судоходства.

Причины возникновения

Почему и как возникают такие волны, до конца неясно. В отличие от тех же цунами, в их основе не лежат подводные землетрясения или оползни. Да и высоту цунами набирает лишь около берега, а вот как посреди океана вдруг возникает волна высотой в пару десятков метров — непонятно. Пока ученые объясняют это некой совокупностью факторов, в частности — постоянно меняющейся динамикой поверхностных волн.

В лабораторных условиях пока удавалось получить прототипы волн-убийц — солитоны-бризеры Перегрина. Понять их природу смогут разве что ученые-физики, а получили прототип сотрудники Балтийского федерального университета имени Канта Артем и Валериан Юровы. По словам исследователей, научиться моделировать волну-убийцу помогут магнитные поля и квантовая электроника.

Самая простая гипотеза образования блуждающих волн в океане предполагает, что волны одного течения сталкиваются с волнами другого течения. Это приводит к сокращению длины волны и увеличению ее высоты. Если период таких колебаний достаточно долгий, то в итоге образуется гигантская блуждающая волна.

Другая теория «винит» во всём особенности побережья и морского дна. Предполагается, что где-то есть особые рельефы, которые направляют мелкие и средние волны так, что они сливаются в одну большую.

Часть исследователей вообще считает, что волны-убийцы — никакой не феномен, а просто часть процесса волнообразования в океанах. Просто чем больше волна, тем реже она возникает и тем реже мы её видим.

В конце января 2019 года группе исследователей Оксфордского университета удалось впервые воссоздать процесс рождения волны-убийцы. Оказалось, что если группы мелких волн сталкиваются друг с другом под углом в 120 градусов, то они начинают сливаться в гигантскую волну. Эксперимент поможет вычислять рождение морских «монстров» на стадии зарождения.

Они повсюду!

Спутниковое наблюдение позволило установить, что частота возникновения волн-убийц не такая уже редкая. Каждый день во всех океанах Земли возникает несколько подобных волн с высотой гребня от 20 до 30 метров.

В 2004 году в Южной Атлантике за три недели наблюдений зафиксировано более 10 волн высотой выше 25 метров. Профессор Наиль Ахмедьев (Национальный университет Австралии) доказал, что как минимум 10 блуждающих волн в любой момент находятся в океанах.

Существует три основные категории волн-убийц:

• «Водная стена» — гигантская волна, проходящая до 10 километров по океану до своего исчезновения.
• «Три сестры» — группа из трех гигантских волн.
• «Одиночка» — гигантская волна, в четыре раза превышающая по высоте штормовые волны и существующая несколько секунд.

Кроме того, оказалось, что волны-убийцы могут возникать не только в океане, но и в более мелких водоемах. Например, в озере Верхнее, которое является самым крупным и глубоким из Великих озёр (США). Считается, что именно группа из таких волн уничтожила пароход «Эдмунд Фиджеральд» в 1975 году. Всего были три волны (те самые «Три сестры»), и вместе они сумели залить судно тоннами воды, что и привело к гибели корабля и 29 человек экипажа. Впрочем, версия с волнами-убийцами лишь одна из многих.

До сих пор кораблестроение ведется без учёта столкновения с мощными гигантскими волнами. В среднем современный корабль рассчитан на удар силой до 15 тонн на квадратный метр, однако волна-убийца легко перебивает этот порог: её давление может достигать 100 тонн на квадратный метр. Согласно прогнозам, каждое судно рискует столкнуться с 20-метровой волной-убийцей минимум один раз за 25 лет службы.