Просмотр кода страницы Волны-убийцы

'''Во́лны-уби́йцы''' ('''блужда́ющие во́лны''', '''во́лны-мо́нстры''', '''бе́лая волна́''', {{lang-en|rogue wave}} — волна-разбойник, {{lang-en2|freak wave}} — чокнутая волна; {{lang-fr|onde scélérate}} — волна-злодейка, {{lang-fr2|galéjade}} — дурная шутка, розыгрыш) — гигантские одиночные [[Волны на поверхности жидкости|волны, возникающие в океане]], высотой 20—30 метров (а иногда и больше), обладающие нехарактерным для морских волн поведением. «Волны-убийцы» опасны для судов и морских сооружений. Корпус судна, встретившегося с такой волной, может не выдержать давление обрушившейся на него воды, и судно быстро затонет.

Важное обстоятельство, которое позволяет выделить феномен волн-убийц в отдельную научную и практическую тему и отделить от других явлений, связанных с волнами аномально большой амплитуды (например, [[цунами]]), — внезапность их появления. В отличие от [[цунами]], возникающих в результате подводных [[землетрясение|землетрясений]] или [[Оползень|оползней]] и набирающих большую высоту лишь на мелководье, появление «волн-убийц» не связано с катастрофическими геофизическими событиями.

Хотя единой причины для волн-убийц, по-видимому, нет, но нелинейная динамика поверхностных волн на воде является одной из характерных причин формирования волн-убийц в океане<ref>''Р. В. Шамин''. Математические вопросы волн-убийц. {{М.}}:[[URSS|Ленанд/URSS]], 2016</ref>.

== История ==
Долгое время блуждающие волны считались вымыслом, так как они не укладывались ни в одну существовавшую на то время математическую модель возникновения и поведения морских волн, а также не находилось достаточного количества достоверных свидетельств. Так, [[Дюмон-Дюрвиль, Жюль|Жюль Дюмон-Дюрвиль]], сообщивший в 1826 году о встрече в Индийском океане с гигантской волной высотой около 100 футов (~30 метров), подтвержденной свидетельствами еще троих очевидцев, был публично осмеян тогдашним ведущим французским физиком [[Араго, Франсуа Жан Доминик|Франсуа Араго]].<ref name="Jones2008">{{cite book
 |author1      = Ian Jones
 |author2      = Joyce Jones
 |title        = Oceanography in the Days of Sail
 |page         = 115
 |url          = http://www.sims.org.au/wp-content/uploads/2013/03/ECODS-b5-12-1-10.pdf
 |date         = 2008
 |publisher    = [[Hale & Iremonger]]
 |isbn         = 978-0-9807445-1-4
 |quote        = Dumont d'Urville, in his narrative, expressed the opinion that the waves reached a height of 'at least 80 to 100 feet'. In an era when opinions were expressed that no wave would exceed 30 feet, Dumont d'Urville's estimations were received, with some skepticism. No one was more outspoken in his rejection than François Arago, who, calling for a more scientific approach to the estimation of wave height in his instructions for the physical research on the voyage of the ''Bonité'', suggested that imagination played a part in estimations as high as '33 metres' (108 feet). Later, in his 1841 report on the results of the'' Vénus'' expedition, Arago made further reference to the 'truly prodigious waves with which the lively imagination of certain navigators delights in covering the seas'
 |access-date  = 2016-01-15
 |archive-url  = https://web.archive.org/web/20160302232557/http://www.sims.org.au/wp-content/uploads/2013/03/ECODS-b5-12-1-10.pdf
 |archive-date = 2016-03-02
 |url-status   = dead
}} {{Wayback|url=http://www.sims.org.au/wp-content/uploads/2013/03/ECODS-b5-12-1-10.pdf |date=20160302232557 }}</ref> Началом научного интереса к явлению является 1 января [[1995 год]]а, когда на нефтяной платформе «Дропнер» в [[Северное море|Северном море]] у побережья Норвегии была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метра, названная [[Волна Дропнера|волной Дропнера]].  Дальнейшие исследования в рамках проекта MaxWave<!-- ивики нету --> («Максимальная волна»), который предусматривал мониторинг поверхности мирового океана с помощью радарных спутников [[ERS-1]] и ERS-2 [[Европейское космическое агентство|Европейского космического агентства]], зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 25 метров. Эти исследования заставляют по-новому рассмотреть причины гибели за прошлые два десятилетия судов такого размера, как [[контейнеровоз]]ы и [[супертанкер]]ы, включив в число возможных причин и волны-убийцы.

Новый проект получил название ''Wave Atlas''<!-- ивики нету --> (Атлас волн) и предусматривает составление всемирного атласа наблюдавшихся волн-убийц и его статистическую обработку.

== Особенности и факторы угрозы ==
Кроме аномальной высоты, волны-убийцы также отличаются аномальной крутизной, представляя собой почти вертикальную стену воды. Из-за этого судно не способно взобраться на нее, как на обычную волну, и вынуждено таранить ее насквозь. Это наносит по корпусу судна удар, на порядки превышающий таковые от перемещения по обычным волнам. Также, за счет экстремальной высоты, волна бьет значительной частью своей массы по надстройке судна, выбивая стекла, корежа переборки и ломая палубные конструкции, которые на такие удары не рассчитаны; надстройки даже иногда делали из сравнительно мягкого алюминия ради экономии веса. Давление многометровой толщи воды, попавшей на палубу, также может продавить саму палубу или грузовые люки. Наконец, когда основание волны-убийцы проходит под корпусом судна, нос, а затем корма судна поднимаются из воды, лишаясь выталкивающей силы и давая колоссальную нагрузку на середину корпуса, особенно для тяжело груженых грузовых судов, из-за чего судно может переломиться пополам. Предельное давление на корпус судна от обычной волны составляет 3–5 тс/м<sup>2</sup>; суда по текущим стандартам рассчитаны выдерживать минимум 15 без повреждений; гидродинамическое давление же от удара волны-убийцы составляет 100 тс/м<sup>2</sup>,<ref>{{cite web|url=http://www.skuld.com/upload/News%20and%20Publications/Publications/Beacon/Beacon%202005%20185/Freak%20waves.pdf|title=Freak waves|author=Chris Hall|website=Beacon﹘Loss prevention|date=2005-05-18|publisher=Skuld|archive-url=https://web.archive.org/web/20080414151343/http://www.skuld.com/upload/News%20and%20Publications/Publications/Beacon/Beacon%202005%20185/Freak%20waves.pdf|archive-date=2008-04-14|url-status=dead}}</ref> а по некоторым расчетам при скорости соударения 35 м/с может достигать 500 тс/м<sup>2</sup> (5&nbsp;650 кПа).<ref>{{cite conference|url=http://www.shipstructure.org/pdf/2007symp09.pdf|title=Extreme Waves and Ship Design|first=Craig|last=Smith|year=2007|conference=10th International Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures|publisher=American Bureau of Shipping|location=Houston|pages=8|access-date=2016-01-13|quote=|archive-date=2024-08-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20240815193811/http://shipstructure.org/pdf/2007symp09.pdf|url-status=live}}</ref> Это делает невозможным рассчитать все океанские суда на встречу с произвольными волнами-убийцами при текущем уровне технологий, сохранив их рентабельность. В результате, текущие усилия концентрируются на разработке моделей предсказания волн-убийц и избегании в коммерческом судоходстве областей Мирового океана, где они возникают наиболее часто — например, области к востоку от южной оконечности Африки, где текущие с юго-запада прохладные воды Атлантики натыкаются на противостоящее быстрое и узкое теплое [[течение Агульяс]].<ref>{{cite web|url=http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/freakwave.shtml|title=Freak Wave – programme summary|website=www.bbc.co.uk/|date=2002-11-14|publisher=BBC|archive-url=https://web.archive.org/web/20180104215153/http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/freakwave.shtml|archive-date=2018-01-04|access-date=2016-01-15}}</ref>[[Файл:Wea00800,1.jpg|thumb|400px|{{center|Фотография большой волны, надвигающейся на торговое судно в [[Бискайский залив|Бискайском заливе]]. Приблизительно 1940-е годы}}]]

== Причины возникновения ==
По текущему рабочему определению, «волной-убийцей» считается волна, чья высота вдвое превышает так называемую существенную высоту фоновых волн (''Significant wave height''), равную средней высоте трети наиболее высоких волн. Таким образом, определение никак не ограничивает механизмы возникновения волн-убийц, и, вообще говоря, могут существовать несколько различных причин их возникновения.

Существует несколько [[Гипотеза|гипотез]] о причинах возникновения экстремальных волн. Многие из них лишены здравого смысла. Наиболее простые объяснения построены на анализе простой [[Принцип суперпозиции|суперпозиции]] волн разной длины. Оценки, однако, показывают, что вероятность возникновения экстремальных волн в такой схеме оказывается слишком мала. 

Другая заслуживающая внимания гипотеза предполагает возможность фокусировки волновой энергии в некоторых структурах поверхностных [[Течение (водоёмов)|течений]]. Эти структуры, однако, слишком специфичны для того, чтобы механизм фокусировки энергии мог объяснить систематическое возникновение экстремальных волн.

Также учёные выяснили, что в определённых случаях [[ветер]] способствует самоусилению волн, заставляя их становиться выше и протяжённее<!-- ..наблюдения подтверждают лабораторные эксперименты. Авторы работы отметили, что в ближайшие годы волны-монстры станут появляться чаще и окажутся мощнее из-за продолжающейся дестабилизации глобальной погоды и изменений климата.--><ref>[[Physical Review Letters|PRL]]: [https://www.gazeta.ru/science/news/2024/04/16/22796792.shtml огромные и непредсказуемые волны возникают в океане из-за ветра] {{Wayback|url=https://www.gazeta.ru/science/news/2024/04/16/22796792.shtml |date=20240417022425 }} // [[Газета.ru]], 16 апреля 2024</ref>.

Такие волны могут быть как гребнями, так и впадинами, что подтверждается очевидцами. Дальнейшее исследование привлекает эффекты нелинейности в ветровых волнах, способные приводить к образованию небольших групп волн ([[Волновой пакет|пакетов]]) или отдельных волн ([[солитон]]ов), способных проходить большие расстояния без значительного изменения своей структуры. Подобные пакеты также неоднократно наблюдались на практике. Характерными особенностями таких групп волн, подтверждающими данную теорию, является то, что они движутся независимо от прочего волнения и имеют небольшую ширину (менее 1 км), причём высоты резко спадают по краям<ref>''Frederic-Moreau.'' [http://www.ifremer.fr/web-com/stw2004/rw The Glorious Three] {{Wayback|url=http://www.ifremer.fr/web-com/stw2004/rw |date=20141113055518 }}, translated by M. Olagnon and G. A. Chase / Rogue Waves. 2004, Brest, France.</ref>.

== Численное моделирование волн-убийц ==
[[Файл:Freakwave.gif|thumb|Численное моделирование волны-убийцы]]
Прямое [[моделирование]] волн-убийц было предпринято в работах В. Е. Захарова, [[Дьяченко, Александр Иванович|А. И. Дьяченко]]<ref>{{статья|автор=A. I. Dyachenko, V. E. Zakharov|заглавие=On the Formation of Freak Waves on the Surface of Deep Water.| издание=Pis'ma v ZhETF|год=2008|том=88|страницы=356—359|номер=5|ссылка=http://www.jetpletters.ru/ps/1847/article_28197.pdf}}</ref>, Р. В. Шамина<ref>{{статья|автор=Р. В. Шамин|заглавие=О существовании гладких решений уравнений Дьяченко, описывающих неустановившиеся течения идеальной жидкости со свободной поверхностью.|издание=Доклады Российской академии наук|год=2006|том=406|страницы=112—113|номер=5|ссылка=http://www.shamin.ru/papers/shamindan06.pdf|archivedate=2016-03-05|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160305103750/http://www.shamin.ru/papers/shamindan06.pdf}}</ref>. Численно решались уравнения, описывающие нестационарное течение идеальной жидкости со свободной поверхностью. Использование особого вида уравнений позволило проводить вычисления с большой точностью и на больших временны́х интервалах. В ходе численных экспериментов были получены характерные профили для волн-убийц, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными.
 
В ходе большой серии вычислительных экспериментов по моделированию динамики поверхностных волн идеальной жидкости, имеющих характерные для океана физические параметры, были построены эмпирические функции частот возникновения волн-убийц в зависимости от крутизны (~энергии) и дисперсии начальных данных<ref>{{статья|автор=В. Е. Захаров, Р. В. Шамин|заглавие=О вероятности возникновения волн-убийц.| издание=Pis'ma v ZhETF|год=2010|том=91|страницы=68—71|номер=2|ссылка=http://www.jetpletters.ru/ps/1890/article_28742.pdf}}</ref>.

== Экспериментальное наблюдение ==
[[Файл:Super Rogue Wave.ogv|thumb|left|Экспериментальная демонстрация генерации и деструктивного воздействия волны-убийцы в волновом бассейне<ref name="prx" />]]
Одной из проблем в изучении волн-убийц является сложность их получения в лабораторных условиях. В основном исследователи вынуждены работать с данными, полученными при наблюдениях в естественных условиях, причём такие данные весьма ограничены в силу непредсказуемого характера возникновения волны-убийцы.

В 2010 году впервые экспериментально были получены [[Солитон Перегрина|солитоны-бризеры Перегрина]], являющиеся, по мнению многих учёных, возможным прототипом волн-убийц. Эти солитоны, являющиеся частным решением [[Нелинейное уравнение Шрёдингера|нелинейного уравнения Шрёдингера]], были получены для оптической системы<ref>{{статья|автор=B. Kibler, J. Fatome, C. Finot, G. Millot, F. Dias, G. Genty, N. Akhmediev & J. M. Dudley|заглавие=The Peregrine soliton in nonlinear fibre optics|ссылка=http://www.nature.com/nphys/journal/v6/n10/full/nphys1740.html|язык=en|издание=[[Nature Physics]]|год=2010|volume=6|pages=790—795|doi=10.1038/nphys1740|archivedate=2011-02-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110207105726/http://www.nature.com/nphys/journal/v6/n10/full/nphys1740.html}}</ref>, однако уже в 2011 году эти же солитоны были получены и для волн на воде<ref>{{статья|автор=A. Chabchoub, N. Hoffmann, and N. Akhmediev|заглавие=Rogue Wave Observation in a Water Wave Tank|ссылка=http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i20/e204502|язык=en|издание=[[Physical Review Letters|Phys. Rev. Lett.]]|год=2011|volume=106|pages=204502|doi=10.1103/PhysRevLett.106.204502}}</ref>. В 2012 году в ещё одном эксперименте учёным удалось продемонстрировать генерацию солитона-бризера более высокого порядка, для которого амплитуда в пять раз превышает амплитуду фонового волнения<ref name="prx">{{статья|автор=A. Chabchoub, N. Hoffmann, M. Onorato, and N. Akhmediev|заглавие=Super Rogue Waves: Observation of a Higher-Order Breather in Water Waves|ссылка=http://prx.aps.org/abstract/PRX/v2/i1/e011015|язык=en|издание=[[Phys. Rev. X]]|год=2012|volume=2|pages=011015|doi=10.1103/PhysRevX.2.011015}}</ref>.

== Случаи наблюдения ==
{{Неполный список}}
* Утром 7 февраля 1933 года на корабль [[Военно-морские силы США|ВМС США]] «[[:en:USS Ramapo|Рамапо]]», который следовал из [[Манила|Манилы]] в [[Сан-Диего]], обрушилась волна высотой 34 метра<ref name="kp">{{Cite news|title=Откуда берутся волны-убийцы?|author=|first=Владимир ЛАГОВСКИЙ|last=|url=http://www.kp.ru/daily/23367/32359/|work=Комсомольская правда|date=2004-09-23|accessdate=2017-09-06|language=ru|archivedate=2012-01-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120128142258/http://www.kp.ru/daily/23367/32359}}</ref>.
* С 8 по 14 декабря 1942 года, «[[RMS Queen Mary|Куин Мэри]]» перевозила 10 389 солдат и 950 членов экипажа (всего 11 339 человек)<ref>{{Cite web|url=http://ww2troopships.com/ships/q/queenmary/crossings1942.htm|title=Queen Mary – Specific Crossing Information – 1942|website=ww2troopships.com|access-date=2021-04-03}}</ref>. Во время этого рейса, 11 декабря, в 700 милях (1100 км) от [[Шотландия|Шотландии]] во время шторма, корабль внезапно был атакован с правого борта огромной волной, высота которой могла достигать 28 метров (92 фута)<ref>{{Cite web|url=https://opposite-lock.com/topic/22523/rms-queen-mary-pt-2|title=RMS Queen Mary Pt 2|language=en-US|website=Oppositelock|date=2021-08-25|access-date=2024-02-16}}</ref>. Описание этого перехода можно найти в книге Картера<ref name="LeviR">{{cite web|url=http://thefutureofthings.com/column/1005/the-wave-that-changed-science.html|title=The Wave That Changed Science|first=Ran|last=Levi|website=[[The Future of Things]]|date=2008-03-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20130823234657/http://thefutureofthings.com/column/1005/the-wave-that-changed-science.html|archive-date=2013-08-23|access-date=2013-06-11}}</ref><ref>''No Greater Sacrifice, No Greater Love'', William Ford Carter, Smithsonian Books, Washington, 2004, p. 55</ref>. Цитируя книгу, отец Картера, доктор Норвал Картер, который в то время служил в 110-м госпитале на борту, написал в письме, что в какой-то момент «Куин Мэри» «чуть не опрокинулась... В один момент верхняя палуба была на своей обычной высоте, а затем, бац! Она накренилась, потом ещё и ещё». Позже было подсчитано, что корабль накренился на 52 градуса и опрокинулся бы, если бы накренился ещё на три градуса<ref name="LeviR" />.
* 12 апреля 1966 года в средней [[Атлантический океан|Атлантике]] итальянский трансатлантический лайнер «[[Микеланджело (лайнер)|Микеланджело]]» (''Michelangelo'') подвергся удару гигантской «белой» волны 20 метров высотой. Двух пассажиров смыло в море, один член экипажа умер спустя несколько часов, более 50 человек были ранены. Корабль получил серьёзные повреждения носовой части и одного из бортов<ref>{{Cite web|url=http://www.michelangelo-raffaello.com/english_site/service_michelangelo/accident_michelangelo/accident_mich.htm|title=Michelangelo accident|publisher=www.michelangelo-raffaello.com|access-date=2017-09-06|archive-date=2017-10-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20171007005340/http://www.michelangelo-raffaello.com/english_site/service_michelangelo/accident_michelangelo/accident_mich.htm|url-status=live}}</ref>.
* 11 сентября 1995 года британский трансатлантический лайнер «[[RMS Queen Elizabeth 2|Куин Элизабет 2]]» в [[Северная Атлантика|Северной Атлантике]] во время урагана Луиса зафиксировал 27-метровую волну<ref>{{Cite web|url=http://www.qe2.org.uk/luis.html|title=QE2 - History - Hurricane Luis|publisher=www.qe2.org.uk|access-date=2017-09-06|archive-date=2017-09-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20170906181058/http://www.qe2.org.uk/luis.html|url-status=live}}</ref>.

== Случаи гибели судов ==
{{Неполный список}}
* Немецкий [[лихтеровоз]] [[MS München]] пропал во время шторма 13 декабря 1978 года. В результате поисков были найдены отдельные обломки судна, свидетельствовавшие о полученном судном колоссальном ударе более чем в 20 метрах выше ватерлинии. Предположительно, корабль стал жертвой одной или нескольких волн-убийц<ref>[http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/freakwave.shtml  «Freak Wave — programme summary»] {{Wayback|url=http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/freakwave.shtml |date=20180104215153 }}www.bbc.co.uk/. BBC. 14 November 2002. Retrieved 15 January 2016.</ref>.
* Английский [[нефтерудовоз]] [[MV Derbyshire]] пропал во время тайфуна Orchid у берегов Японии 9 сентября 1980 года. Обломки были обнаружены и тщательно обследованы в 1994 году. Последующий анализ показал, что, учитывая погодные условия, «Дербишир» почти наверняка столкнулся с волнами высотой не менее 28 метров, и что даже намного меньшая волна-убийца легко сорвала бы одну или несколько крышек люков грузового отсека судна, что привело бы к быстрой гибели корабля<ref name="RINA">{{cite web|title=An Independent Assessment of the Sinking of the MV DERBYSHIRE|url=https://www.shipwrecklog.com/log/wp-content/uploads/2017/04/Faulkner_D.Independent_Assessment_Derbyshire.1998.pdf|publisher=Royal Institution of Naval Architects|access-date=2017-10-10|archive-date=2017-10-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20171011021749/https://www.shipwrecklog.com/log/wp-content/uploads/2017/04/Faulkner_D.Independent_Assessment_Derbyshire.1998.pdf|url-status=live}}</ref>.
* Советский [[траулер]] «Картли» в декабре 1991 года стал жертвой волны-убийцы у берегов шотландского острова [[Гиа (остров)|Гиа]]. Судно сначала село на мель, потом затонуло. Погибли 4 члена экипажа. Остальных спасли береговые спасательные службы<ref>{{Cite web|url=http://www.ntv.ru/novosti/1734296/|title=Последняя катастрофа морского флота СССР: 25 лет назад потерпел крушение траулер «Картли»|author=Елизавета Герсон|publisher=НТВ|lang=en|access-date=2017-09-06|archive-date=2017-09-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20170906182549/http://www.ntv.ru/novosti/1734296/|url-status=live}}</ref>.

== См. также ==
* [[Девятый вал]]
* [[Идеальный шторм]]
* [[Кейпроллер]]
* [[Волна Дропнера]] (1 января 1995)
* [[Солитон Перегрина]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* ''Пелиновский Е. Н., Слюняев А. В.'' [http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/JOURNAL/NATURE/03_07/FREAKS.HTM  «Фрики» — морские волны-убийцы // Природа. — № 3. — 2007.]
* ''Бадулин С., Иванов А., Островский А.'' [https://web.archive.org/web/20090206115732/http://www.oilcapital.ru/edition/technik/archives/technik/technik_01_2005/68543/public/68743.shtml Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов.]
* ''Куркин А. А., Пелиновский Е. Н.'' Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н. Новгород. — Нижегород. гос. тех. ун-т. — 2004.
* ''Шамин Р. В.'' Математические вопросы волн-убийц. М.: Ленанд/URSS, 2016
* [http://www.geogr.msu.ru/science/aero/acenter/int_sem7/waves.htm Космические исследования океана]
* [http://roguewaves.ru/ Лекции] Р. В. Шамина по курсу «Математические вопросы волн-убийц» в [[МИАН]], 2018
* [https://ria.ru/20190123/1549788627.html Ученые воссоздали «волну-убийцу» в лаборатории] // [[РИА Новости|РИА]], янв 2019
* [https://www.svoboda.org/a/31123204.html Волны-убийцы. Морская байка, оказавшаяся реальностью] // [[Радио «Свобода»|Свобода]], 26 февраля 2021.

{{вс}}
{{Стихийные бедствия}}

[[Категория:Гидрология]]
[[Категория:Стихийные бедствия]]
[[Категория:Волны на воде]]
[[Категория:Океанология]]