Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 09

С волнами цунами, по крайней мере, все ясно, рассуждали они. Их порождают сейсмические сотрясения морского дна. А каковы причины возникновения кейпроллеров?

В результате размышлений была выдвинута такая гипотеза. Как известно из физики, разные волны могут взаимодействовать, усиливать или ослаблять друг друга. Все зависит от того, в фазе или в противофазе происходит их наложение. Такое явление в науке называется интерференцией. Так не может ли интерференция иметь место и в океане?

Логика здравого смысла подсказывала: да, может. Причем интерферировать между собой, по идее, способны также воздушные потоки и морские течения; их энергия тоже суммируется, подпитывая волны-убийцы.

Вот почему их довольно часто регистрируют в районе Гольфстрима, Куросио и других мощных океанских течений, а также возле мыса Горн, известного своими ветрами и штормами.

Однако механизм интерференции оказался не в состоянии дать исчерпывающего объяснения причин возникновения волн-великанов. Тогда в ход пошли и другие объяснения, найденные исследователями.

Схема столкновения танкера «Таганрогский залив» с волной-впадиной 27.06.1985 г. в 11.01 по Гринвичу. Длина танкера 164,5 м, ширина по миделю 22 м, водоизмещение 15 тыс. тонн.

В нашей стране исследованиями аномальных волн занялись ученые Физического института РАН. По словам академика О.Н. Крохина, в ФИАНе создана оригинальная теория происхождения таких волн.

«Из физики, да и из наглядного опыта, известно, что мелкие волны на поверхности воды движутся медленнее, чем крупные, — рассказал Олег Николаевич Крохин. — Таким образом, если случайно образуется одна волна, которая чуть крупнее предыдущей, то она вскоре ее нагонит и поглотит, увеличив свою собственную энергию. А значит, будет двигаться еще быстрее, накапливая на своем пути энергию все большего числа волн»…

Эти рассуждения были изложены нашими учеными с помощью формул. Пока опровержений этой теории со стороны научного сообщества не последовало. На помощь океанографам пришли и математики.

Так, нижегородский специалист по теории волн Ефим Пелиновский обратил внимание на механизм возникновения уединенных стационарных волн, которые в науке называют солитонами (от solitary wave — уединенная волна). Главная особенность солитонов состоит в том, что эти волны-одиночки не меняют своей формы даже при взаимодействии с себе подобными. Отсюда вывод: подобные волны в океане способны распространяться на очень большие расстояния без потери энергии.

Пелиновский считает, что не только на поверхности, но и во внутренних слоях океана возможно существование солитонов, активно занимается их исследованием и прогнозированием.

Не дремлют и зарубежные исследователи. Например, по данным Сузанны Ленар из Немецкого центра аэрокосмических исследований в Кельне, волны-одиночки наиболее часты в северной части Тихого и Атлантического океанов. Здесь каждую неделю возникает 2–3 волны высотою более 30 м. Процесс их возникновения носит нелинейный характер, а стало быть, должен изучаться нелинейной физикой.

Как говорит Клаус Роберс, сотрудник Института нелинейной оптики и высокоскоростной спектроскопии имени Макса Борна в Берлине, нелинейная физика рассматривает весьма сложные явления. Скажем, теория хаоса — это часть нелинейной физики. Здесь часто приходится иметь дело с феноменами, которые с большим трудом поддаются прогнозированию, поскольку они не описываются стандартными математическими методами.

Необычность процессов состоит прежде всего в том, что крайне незначительное изменение начальных параметров приводит к гигантским изменениям на выходе. Такие процессы часто имеют место в нелинейной оптике. Поэтому именно оптики и смогли оказать помощь океанологам — ведь законы распространения волн в различных средах во многом аналогичны.

«Мы проводили оптические эксперименты и обнаружили, что некоторые световые волны оказались намного крупнее остальных, — рассказал коллега Роберса, научный сотрудник Даниэль Солли из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Сначала мы даже не поняли, что происходит. Но потом порылись в архивах и установили, что имеем дело с тем же явлением, которое поначалу было описано как гигантские волны в океане. Мы познакомились с тем математическим аппаратом, которым пользовались океанологи, и обнаружили сходство их математических моделей с нашими, — теми, что мы используем для моделирования световых волн в оптических световодах».