Физические механизмы появления волн-убийц
Как отмечалось выше, значительные усилия прилагаются для того, чтобы усовершенствовать вероятностные модели появления волн-убийц и, таким образом, улучшить качество прогнозов их появления. Основной рабочей гипотезой при этом является гипотеза о существенно большей вероятности появления волн-убийц, чем это предсказывается существующими статистическими моделями. Возникает естественный вопрос о возможных причинах этой повышенной вероятности, а следовательно, о физических процессах, скрывающихся за грозным природным явлением. Связь с определенными физическими процессами позволяет объяснить некоторые характерные черты волн-убийц: их большую крутизну, неожиданность появления и т.п.
Важное обстоятельство, которое позволяет выделить феномен волн-убийц в отдельную научную и практическую тему и, соответственно, 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 и оползней, 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. Следовательно, вопрос о вероятности появления этих волн может быть сформулирован как вопрос о физических механизмах, повышающих эту вероятность. Закономерно возникает и следующий вопрос — на какие физические процессы образования волн-убийц следует прежде всего обратить внимание?
Простейший физический механизм формирования волн-убийц может быть исследован довольно просто в рамках линейной теории поверхностных волн. Линейность задачи, в частности, означает, что результатом совпадения двух независимых возмущений будет сумма этих возмущений (принцип линейной суперпозиции). Поверхностные волны (волны на воде) являются диспергирующими волнами, т.е. скорости их распространения зависят от их периода (длины волны). В глубоком океане (длина волны много меньше его глубины) фазовая скорость С волны длиной l дается выражением:
С = (gλ/(2))1/2 .
Поэтому гребни волн с различными периодами (длинами), распространяясь с разными скоростями, могут совпасть в определенный момент в некоторой точке пространства и дать, в принципе, сколь угодно большой всплеск (рис. 4). Вероятность такого события ничтожно мала и очень сильно зависит от некоторого начального распределения амплитуд (энергий) отдельных волновых компонент. Именно с помощью задания граничных условий определенного вида такая волна-убийца может быть легко получена в лабораторных условиях — частота волнопродуктора уменьшается по специальному закону таким образом, чтобы быстрые низкочастотные волны догнали высокочастотные относительно медленные волны в нужной точке — точке фокусировки [12]. Максимальная высота волны в точке фокусировки в рамках линейной теории ничем не ограничена, ограничения связаны с нелинейными процессами, в частности с обрушением достаточно крутых волн.
Немного больше о технологиях >>>
Основные концепции классической физики XIX века
Становление классического естествознания
Социально-экономические
и политические условия развития науки в XIX веке в разных странах не были
одинаковыми. И хотя эти условия не всегда благоприятствовали развитию науки,
для XIX века в целом характерен бурный рост научных ...
Новый подход к методам химической очистки призабойной зоны ствола скважины при заканчивании открытым стволом
В скважинах, где традиционные методы их
заканчивания непригодны по геолого-техническим и экономическим соображениям, в
последние годы все больше используются современные системы заканчивания скважин
открытым стволом. Проведенный авторами анализ применимости таких систем имеет
н ...
