Как называется самая гигантская морская волна. Самые большие волны в мире

Волны-монстры, белые волны, волны-убийцы, блуждающие волны ― все это название одного страшного явления, которое может застать судно врасплох. TravelAsk расскажет о самых больших в мире волнах.

В чем особенность гигантских волн

Волны-убийцы принципиально отличаются от цунами (а о самых больших цунами мы тоже обязательно расскажем). Последние приходят в действие в результате стихийных географических бедствий: землетрясений или оползней. Гигантская же волна появляется внезапно, и ничто ее не предвещает.

И более того, они длительное время считались вымыслом. Их высоту и особенность динамики даже пытались высчитать математики. Однако причину возникновения гигантских волн так и не установили.

Впервые зафиксированная гигантская волна

Впервые зафиксировали такую аномалию 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии. Высота волны достигала 25,6 метра, ее так и прозвали ― волна Дропнера. В дальнейшем для проведения исследований были задействованы космические спутники. И в течение трех недель было зафиксировано еще 25 гигантских волн. В теории такие волны могут достигать 60 метров.

Самые высокие волны-убийцы в истории

Самая гигантская волна в истории была отмечена на территории течения Агульяс (Южная Африка) в 1933 году моряками с борта американского судна «Рамапо». Ее высота была 34 метра.

В средней Атлантике итальянский трансатлантический лайнер «Микеланджело» подвергся удару волны-убийцы в апреле 1966 года. В результате двух человек смыло в море, а 50 были ранены. Получил повреждения и сам корабль.

В сентябре 1995 года лайнер «Куин Элизабет-2» зафиксировал 29-метровую блуждающую волну в Северной Атлантике. Однако британское трансатлантическое судно оказалось не из робкого десятка: корабль попытался «оседлать» гиганта, появившегося прямо по курсу.

В 1980 году встреча с белой волной закончилась трагедией для английского сухогруза «Дербишир». Волна пробила главный грузовой люк и залила трюм. Погибли 44 человека. Это случилось у берегов Японии, судно пошло ко дну.

15 февраля 1982 года в Северной Атлантике огромная волна накрыла буровую платформу, принадлежавшую компании Mobil Oil. Она выбила окна и залила рубку управления. В результате платформа опрокинулась, погибли 84 члена экипажа. Это печальный рекорд на сегодняшний день по количеству погибших от волны-убийцы.

В 2000 году в Северной Атлантике британский круизный лайнер «Ориана» получил удар 21-метровой волны. Перед этим на лайнере был получен сигнал бедствия от яхты, пострадавшей из-за той же волны.

В 2001 году все в той же Северной Атлантике в роскошный туристический лайнер «Бремен» ударила волна-гигант. В результате было разбито окно на мостике, из-за этого судно в течение двух часов находилось в дрейфе.

Опасности на озерах

Бродячие волны могут появляться и на озерах. Так, на одном из Великих озер США , Верхнем, встречаются Три Сестры ― это три гигантских волны, которые идут друг за другом. О них знали и древние индейские племена, жившие на этой территории. Правда, по легендам, волны появлялись из-за движения гигантского осетра, который жил на дне. Осетр так и не был обнаружен, но Три Сестры появляются тут и сейчас. В 1975 году сухогруз «Эдмунд Фицжеральд», длина которого составляла 222 метра, утонул именно из-за столкновения с этими волнами.

Волны на воде вызываются прежде всего ветром. На пруду, зеркально гладком в тихую погоду, при ветре появляется рябь, на озере — волны. В океане есть места, где высота ветровых волн достигает 30-40 м. Это объясняется тем, что в мелком пруду близкое дно гасит колебания воды. И лишь на океанских просторах ветер может не на шутку взбудоражить поверхность воды.

Однако даже огромные волны не всегда страшны. Ведь вода в волне не бежит в направлении ветра, а лишь движется вверх-вниз. Точнее, продвигается по небольшому кругу внутри волны. Лишь при сильном ветре верхушки волн, подхватываемые ветром, опережают остальную часть волны, вызывая обрушения — тогда на волнах появляются белые барашки.


Нам кажется, что волна бежит по морю. На самом деле вода внутри волны движется по небольшому кругу. У берега волна нижней своей частью задевает за дно, и аккуратный круг разрушается.

Волна может причинить серьезный вред высокому кораблю, особенно парусному, у которого высота мачты намного превышает высоту бортов. Такой корабль подобен человеку, которого толкают под коленку. Иное дело плот. Он совсем немного выступает над водой, и опрокинуть его — все равно, что перевернуть матрас, лежащий на полу.

Когда морская волна приближается к берегу, где глубина постепенно уменьшается, нижняя ее часть тормозится о дно. При этом волна поднимается вверх, и обрушения появляются даже на самых скромных волнах. Верхняя ее часть обрушивается на берег и тут же уходит назад по дну, продолжая свое круговое движение. Поэтому так сложно выйти на берег даже при легком волнении.


Волны у берега могут обретать разрушительную силу.

У крутых скалистых берегов волна не тормозится постепенно о дно, а сразу обрушивает на берег всю свою мощь. Поэтому, вероятно, волны у берега так и называются — прибой.
Если поверхность озера может быть гладкой, то океан покрыт волнами почти постоянно. Дело в том, что в огромном океане всегда есть место, где образуются ветровые волны. И редко отыщется суша, способная эти волны остановить. Самые высокие ветровые волны на планете бывают в 40-50-х широтах Южного полушария. Там дуют постоянные западные ветры и почти нет суши, тормозящей волны.


Такой шторм вызывают ветровые волны (фрагмент картины И.К. Айвазовского «Волна»).

Землетрясение или извержение вулкана колеблет морскую гладь не так часто, как ветер, но несравненно сильнее. Иногда при этом возникают мощные волны, распространяющиеся со скоростью сотен метров в секунду. Они могут обежать Тихий океан, а иногда и всю Землю вокруг, прежде чем начнут затухать. Называются они цунами. Высота цунами в открытом океане всего 1-2 м. Зато длина волны (расстояние между гребнями) велика. Поэтому получается, что каждая волна несет в себе огромную массу воды, движущейся с колоссальной скоростью. Когда такая волна приближается к берегу, она вырастает порой до 50 м. Мало что может устоять против цунами на берегу. Человечество до сих пор не придумало ничего лучше, чем эвакуировать жителей прибрежных районов в глубь материка.

Волны-убийцы

Фотография большой волны, надвигающейся на торговое судно. Приблизительно 1940-е годы

Волны-убийцы (Блужда́ющие во́лны , волны-монстры , белая волна , англ. rogue wave - волна-разбойник, freak-wave - волна-придурок, отморозок; фр. onde scelerate - волна-злодейка, galejade - дурная шутка, розыгрыш) - гигантские одиночные волны, возникающие в океане , высотой 20-30 (а иногда и больше) метров, и обладающие нехарактерным для морских волн поведением. Настоящие «волны-убийцы», представляющие опасность для судов и морских сооружений: конструкции судна, встретившегося с такой волной, могут не выдержать громадного давления обрушившейся на него воды (до 980 кПА, 9,7 атм), и судно затонет за считанные минуты.

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), - появление «волн-убийц» из ниоткуда. В отличие от цунами , возникающих в результате подводных землетрясений или оползней и набирающими большую высоту лишь на мелководье, появление «волн-убийц» не связано с катастрофическими геофизическими событиями. Эти волны могут появляться при малых ветрах и относительно слабом волнении, что приводит к идее о том, что само явление «волн-убийц» связано с особенностями динамики самих морских волн и их трансформации при распространении в океане .

Долгое время блуждающие волны считались вымыслом, так как они не укладывались ни в одну математическую модель возникновения и поведения морских волн (с точки зрения классической океанологии, волны высотой более 20,7 метров существовать в океанах Земли не могут), а также не находилось достаточного количества достоверных свидетельств. Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метров, названная волной Дропнера . Дальнейшие исследования в рамках проекта MaxWave («Максимальная волна»), который предусматривал мониторинг поверхности мирового океана с помощью радарных спутников ERS-1 и ERS-2 Европейского космического агентства (ESA) , 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 контейнеровозы и супертанкеры , включив в число возможных причин и волны-убийцы.

Новый проект получил название Wave Atlas (Атлас волн) и предусматривает составление всемирного атласа наблюдавшихся волн-убийц и статистическую его обработку.

Причины возникновения

Возможно, причиной возникновения гигантских одиночных волн является движение с некоторой определенной скоростью фронта высокого атмосферного давления в направлении зоны низкого давления (расширение зоны высокого давления), как это описывается в работе Шумилова В. Н. . При таком «наступлении» фронта высокого давления возникает явление, почти аналогичное нагону воды на мелководную восточную часть Балтийского моря, когда уровень воды в Неве в Санкт-Петербурге поднимается на несколько метров.

Другой возможной причиной называются интерференционные максимумы при наложении распространяющихся в водной толще волн разной направленности. Наиболее вероятными зонами образования волн в этом случае называются зоны морских течений, так как в них волнения, вызванные неоднородностью течения и неровностями дна, наиболее постоянны и интенсивны.

Еще одной причиной возникновения таких волн может быть разница в энергетических потенциалах разных слоев воды, которая при определенных обстоятельствах «разряжается», как в атмосфере во время грозы или смерча. Верхний слой воды, насыщаясь кислородом, накапливает положительный электрический потенциал, а глубинные слои, содержащие в себе растворенный метан, низковалентные оксиды железа, марганца и т. д., отрицательный, при определенных условиях эта энергия может вызывать возмущения и движение больших масс воды. Корабль, подводная лодка, какой-нибудь предмет, удар молнии, всплеск или еще что-то, может просто замкнуть контакты в схеме и запустить «волновой двигатель», и он сможет работать как «на всасывание», со всасывающей воронкой, так и на выталкивание массы воды на поверхность.

Интересно, что 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 (пакетов) или отдельных волн (солитонов), 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), причем высоты резко спадают по краям.

Численное моделирование волн-убийц

Прямое моделирование волн-убийц было предпринято в работах В. Е. Захарова, В. И. Дьяченко, Р. В. Шамина. Численно решались уравнения, описывающие нестационарное течение идеальной жидкости со свободной поверхностью. Используя особый вид уравнений, удалось проводить вычисления с большой точностью и на больших временных 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.

Экспериментальное наблюдение

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 солитоны-бризеры Перегрина, являющиеся, по мнению многих учёных, возможным прототипом волн-убийц. Эти солитоны, являющиеся частным решением нелинейного уравнения Шрёдингера , были получены для оптической системы , однако уже в 2011 году эти же солитоны были получены и для волн на воде . В 2012 году в ещё одном эксперименте учёным удалось экспериментально продемонстрировать генерацию солитона-бризера более высокого порядка, для которого амплитуда в пять раз превышает амплитуду фонового волнения .

Известные случаи

• В апреле 1966 года в средней Атлантике итальянский трансатлантический лайнер Michelangelo подвергся удару белой волны, двух пассажиров смыло в море, 50 ранено. Корабль получил серьёзные повреждения носовой части и одного из бортов.

• В сентябре 1995 года британский трансатлантический лайнер «Королева Элизабет 2 » в Северной Атлантике во время урагана Луиса попытался «оседлать» 29-метровую волну, появившуюся прямо по курсу.

Волны-убийцы в искусстве

• В фильме «Посейдон » 2006 года , жертвой волны-убийцы стал пассажирский лайнер «Посейдон», идущий в Атлантическом океане в новогоднюю ночь. Волной корабль перевернуло килем вверх, и через несколько часов он затонул.
• Фильм Ридли Скотта «Белый Шквал» рассказывает о гибели учебного судна от внезапного шквала с последующим возникновением огромной волны.
• «Идеальный шторм » - приключенческая драма, основанная на реальных событиях, которые произошли во время урагана «Грейс» на побережье Америки.

Примечания

Ссылки

• Пелиновский Е. Н., Слюняев А. В. «Фрики» - морские волны-убийцы // Природа, № 3, 2007.
• С.Бадулин, А.Иванов, А.Островский. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов
• Куркин А. А., Пелиновский Е. Н. «Волны-убийцы: факты, теория и моделирование», Нижегород. гос. тех. ун-т. Н.Новгород, 2004.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Волны-убийцы" в других словарях:

Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика … Википедия

Механика сплошных сред … Википедия

Волны убийцы (Блуждающие волны, волны монстры) гигантские одиночные волны высотой 20 30 (а иногда и больше) метров, возникающие в океане и обладающие нехарактерным для морских волн поведением. Не следует путать их с цунами, возникающими в… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Волна (значения). Волна изменение состояния среды или физического поля (возмущение), распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве. Другими словами,… … Википедия

Бродячие волны, волны-убийцы, волны-монстры, столетние волны… все эти эпитеты служат для обозначения гигантских волн, которые встречаются в океане. Они настолько высокие, что способны перевернуть океанский лайнер.

В ысота бродячей волны как минимум вдвое больше высоты обычной большой волны. Раньше считалось, что волны-убийцы — это миф, но последние исследования доказали их существование. Согласно подсчетам, вероятность появления таких волн в океане составляет 1 к 200000.

Впервые официально волна-убийца была зафиксирована на норвежской газодобывающей платформе (платформа Дропнера) в 1995 году. Волну так и назвали — «волна Дропнера». Хотя она и не причинила платформе больших повреждений, ее высота составила 26 метров — вдвое выше, чем любая другая большая волна в этом регионе.

Бродячие волны, в отличие от цунами, обычно встречаются очень далеко от берега. Для океанских штормов волны высотой 7 метров — обычное дело. Если шторм исключительно сильный, высота волн может достигать 15 метров. Но бродячие волны не рождаются в шторм и могут достигать высоты 30 метров и более (высота 10 этажного дома). Такая волна выглядит, как огромная, почти вертикальная стена воды. Если на пути бродячей волны оказывается корабль, надежд на спасение почти нет, он тонет за считанные минуты.

Три сестры

Бродячие волны могут появляться и на озерах. Так, в американском озере Супериор существует феномен под названием «Три сестры». Иногда на поверхности озера возникают три огромных, идущих друг за другом волны. В 1975 году военный корабль «Эдмунд Фицжеральд» длиной 222 метра утонул именно из-за столкновения с «сестрами».

Как показывают последние исследования, бродячие волны не так уж редки. Ученые исследовали данные со спутников и обнаружили, что в океане ежегодно появляется множество таких волн. Феномен волн-убийц изучали даже сотрудники американских военных лабораторий DARPA, но причину их возникновения так и не удалось выяснить.

История появления волн-убийц

19 ВЕК

• В 1861 году гигантская 40-метровая волна уничтожила главную лампу в башне маяка на острове Игл Айленд (Ирландия) и залила помещения на верхних этажах маяка водой.
• Подобная история случилась и в 1900 году, когда работников маяка на Фланнанских островах (Шотландия) буквально вымыло с верхнего этажа.

20 ВЕК

• 18 сентября 1901 года с бродячей волной столкнулся новейший немецкий океанский лайнер «Кронпринц Вильгельм». Лайнер не пострадал.
• В 1942 году 28-метровая волна-убийца положила на борт американский океанский лайнер «Королева Мэри».
• В 1951 году бродячая волна разорвала на куски сухогруз SS Flying Enterprize.
• В 1966 году на память от столкновения с гигантской волной итальянский океанский лайнер «Микеланджело» получил пробоину. Волна разбила иллюминаторы, расположенные на высоте 24 метра над ватерлинией.
• В 1985 году на ирландский маяк Фастнет Рок налетела волна высотой 48 метров.
• В 1995 году океанский лайнер «Королева Елизавета 2» накрыла 29-метровая волна. Капитан судна рассказывал, что она «вышла из темноты» и «выглядела, как гигантский утес». От гибели корабль спасло только то, что он скатился с почти вертикальной волны, как это делают серферы.

21 ВЕК

• В 2001 году круизный лайнер «Бремен» и исследовательское судно «Звезда Каледонии» столкнулись с 30-метровыми волнами. На обоих кораблях выбило иллюминаторы.
• В 2004 году датчики исследовательской лаборатории ВМФ США засекли в Мексиканском заливе бродячие волны высотой 28 метров и шириной 200 метров.
• В 2005 году круизный лайнер «Норвежская Заря» столкнулся с тремя 21-метровыми волнами (океанская версия «трех сестер»). Третья волна выбила несколько иллюминаторов на 9-й и 10-й палубах и залила несколько палуб водой.
• В 2006 году ученые из американского военного института U.S. Naval Institute выдвинули гипотезу о том, что бродячие волны — истинная причина исчезновения низколетящих самолетов и вертолетов, которые участвовали в морских военных операциях.

ВОЛНЫ В ОКЕАНЕ, возмущения физических параметров океана (плотности, давления, скорости, положения морской поверхности и др.) относительно некоторого среднего состояния, способные распространяться от места их возникновения или колебаться внутри ограниченной области. В физических задачах волновые движения в океане принято классифицировать по типу сил, ответственных за их возникновение и распространение. Выделяют пять основных типов волн в океане: акустические (звуковые), капиллярные, гравитационные, гироскопические (инерционные) и планетарные.

Акустические волны распространяются в океане благодаря сжимаемости воды. Скорость распространения волн (скорость звука) зависит от состояния воды (температуры, солёности), глубины океана и изменяется в пределах 1450-1540 м/с. Высокочастотные акустические волны (с частотами от единиц до десятков кГц) используются для гидроакустической связи и подводной локации, включающей в себя измерение глубин, определение параметров морской среды (в частности, измерение скоростей морских течений на основе эффекта Доплера), локацию скоплений морских животных, подводных судов и тому подобное. С эффектом подводного звукового канала связано явление сверхдальнего распространения звука, позволяющее использовать низкочастотные звуковые волны для дальней гидроакустической локации и диагностики крупномасштабной изменчивости океанской среды.

Капиллярные волны связаны с силой поверхностного натяжения воды, которая является преобладающей для достаточно коротких поверхностных волн. Характерная длина таких волн определяется отношением коэффициента поверхностного натяжения к ускорению свободного падения и составляет для чистой воды 1,73 см. Эти волны играют важную роль во взаимодействии океана и атмосферы, существенно влияя на тепло- и газообмен. Различные процессы в приповерхностном слое океана (течения, ветер, загрязнение морской поверхности) сильно изменяют поле капиллярных волн, а следовательно, и отражательные характеристики морской поверхности. Это явление широко используется при дистанционном зондировании океана: в задачах альтиметрии (определение формы поверхности океана со спутников), в задачах диагностики состояния морской поверхности (выяснение наличия и характера загрязнений, измерение характеристик приповерхностных течений, ветрового волнения и др.).

К поверхностным гравитационным волнам (смотри Волны на поверхности жидкости) относятся, прежде всего, ветровые волны, длины которых лежат в диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров, а амплитуды могут превышать 20 м. Существующие модели прогноза ветровых волн позволяют с высокой точностью предсказывать средние характеристики волнения (период, амплитуду), но не дают возможности прогнозировать редкие экстремальные события, например «волны-убийцы». Амплитуда таких волн более чем в четыре раза превышает среднюю амплитуду волнения, причём довольно часто «волны-убийцы» имеют вид ямы, а не гребня. Данное явление представляет серьёзную опасность для судоходства и морского строительства. Поверхностные гравитационные волны могут возбуждаться не только ветром, но и другими внешними воздействиями (землетрясениями, над- и подводными оползнями и др.). Изредка такие воздействия приводят к возникновению цунами, которые способны производить катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Важный случай гравитационных волн - приливные волны (смотри Приливы и отливы), возникающие вследствие периодического изменения притяжения Луны и Солнца в данной точке Земли, что приводит к периодическому (как правило, два раза в сутки) изменению уровня моря.

Внутренние гравитационные волны (смотри Внутренние волны) развиваются в толще океана благодаря её вертикальной стратификации (зависимости плотности воды от глубины). Характерная частота таких волн, так называемая частота плавучести или частота Брента - Вяйсяля, изменяется в очень широких пределах (от десятков секунд до десятков часов). Длины внутренних волн могут составлять от нескольких метров до сотен километров. Эти волны играют важную роль в вертикальном перемешивании вод и динамике крупномасштабных течений, существенно влияют на распространение звуковых волн в океане. Внутренние гравитационные волны могут представлять серьёзную опасность для подводного судоходства в областях их интенсивной генерации, вызванной особенностями рельефа, крупномасштабными течениями и тому подобное.

Гироскопические волны (инерционные волны) обусловлены силой Кориолиса. Минимальный период этих волн определяется географической широтой φ места и равен 12ч/sin φ, то есть составляет половину суток на полюсе и стремится к бесконечности на экваторе. В открытом море инерционные волны проявляются как инерционные колебания - почти не распространяющиеся в пространстве периодические колебания горизонтальной скорости течения, легко возбуждаемые ветром. Поскольку океан сильно стратифицирован по глубине, в нём чаще всего наблюдаются волны смешанного типа - гравитационно-гироскопические, в которых существенны вертикальные движения воды. Такие волны способны значительно влиять на вертикальное перемешивание верхнего слоя океана.

Планетарные волны (Россби волны) создаются изменчивостью параметра Кориолиса по широте, что приводит к возникновению возвращающей силы для движений, имеющих восточную составляющую. Характерный масштаб этих волн, так называемый масштаб Россби, может составлять сотни километров. С волнами Россби связывают синоптическую изменчивость океана и атмосферы и соответствующие динамические структуры - синоптические вихри в океане и атмосфере. Изменение глубины океана может создавать эффект, аналогичный переменному вращению. Возникающие вследствие этого волновые движения получили название топографических волн Россби.

Особый класс волновых движений в океане составляют краевые волны, возникающие в прибрежных областях (волны Пуанкаре, Кельвина). Их существование определяется наличием горизонтальной границы (берег, кромка океанского шельфа и т.п.), вдоль которой происходит распространение волн, в комбинации с другими физическими факторами, такими, как изменение глубины, вращение Земли, вертикальная стратификация, наличие вдольбереговых сдвиговых течений и др.

В природе, как правило, наблюдаются сложные смешанные типы волновых движений: гравитационно-капиллярные, гравитационно-гироскопические и др.

Лит.: LeBlond Р. Н., Mysak L. А. Waves in the ocean. Amst., 1978; Бреховских Л.М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М., 1982.