Jak wynika z nowych badań, idealna burza generuje dziwaczną falę, ścianę wody tak nieprzewidywalną i kolosalną, że z łatwością może zniszczyć i zatopić statki.
Weźmy na przykład dziwaczną falę Draupner, która uderzyła 1 stycznia 1995 r. W pobliżu platformy wiertniczej Draupner u wybrzeży Norwegii. Fala osiągnęła niewiarygodną wysokość 84 stóp (25,6 metra) lub mniej więcej wysokość czterech dorosłych żyraf ustawionych jedna na drugiej. Kolejną słynną falę nieuczciwości przedstawia japoński artysta Katsushika Hokusai w swoim XIX-wiecznym drzewnym odbitce zatytułowanym „Wielka fala”, który pokazuje ogromny przypływ wody przed nieuchronną katastrofą.
Aby dowiedzieć się, dlaczego te dziwaczne fale pojawiają się tak nagle i bez ostrzeżenia, międzynarodowy zespół badaczy z Anglii, Szkocji i Australii odtworzył przeskalowany grzebień fali Draupnera w zbiorniku laboratoryjnym.
Zespół z powodzeniem zdekodował przepis na falę nieuczciwości: znaleźli po prostu dwie mniejsze grupy fal, które przecinają się pod kątem około 120 stopni.
Odkrycie przenosi rozumienie fal dziwacznych przez naukowców „od zwykłego folkloru do wiarygodnego zjawiska w świecie rzeczywistym”, powiedział główny badacz Mark McAllister, asystent naukowy na Wydziale Inżynierii na Uniwersytecie Oksfordzkim w Anglii. „Poprzez odtworzenie fali Draupnera w laboratorium zbliżyliśmy się o krok do zrozumienia potencjalnych mechanizmów tego zjawiska”.
Kiedy fale oceaniczne pękają w typowych okolicznościach, prędkość płynu (prędkość i kierunek wody) w górnej części fali, zwanej grzebieniem, przekracza prędkość samego grzbietu, McAllister powiedział Live Science w e-mailu. Powoduje to, że woda w grzebieniu wyprzedza falę, a następnie spada w dół, gdy fala pęka.
Jednak gdy fale przecinają się pod dużym kątem (w tym przypadku 120 stopni), zmienia się zachowanie falowe. Gdy fale przecinają się, pozioma prędkość płynu pod grzbietem fali zostaje anulowana, dzięki czemu powstająca fala może rosnąć coraz wyżej bez załamania. „W ten sposób nie występuje już załamanie wgłębne i następuje oderwanie w górę strumienia, jak pokazano w naszym filmie. I, pozornie, ten drugi rodzaj zerwania nie ogranicza wysokości fali w ten sam sposób”, powiedział McAllister.
Innymi słowy, kiedy fale przecinają się pod dużymi kątami, mogą tworzyć fale potworów, takie jak dziwaczna fala Draupnera i Wielka Fala Hokusai.
Jednak grupy fal niekoniecznie muszą się spotykać pod dokładnym kątem 120 stopni, aby stać się nieuczciwym.
„W przypadku fali Draupnera kąt 120 stopni był niezbędny do utrzymania takiej fali” - powiedział McAllister. Ale „bardziej ogólnie mówiąc, każda ilość przepraw przez oceany będzie wspierać strome fale”.
Odkrycie ilustruje „wcześniej nieobserwowane zachowanie w zakresie łamania fal, które znacznie różni się od obecnego stanu wiedzy na temat łamania fal oceanicznych”, starszy autor TS van den Bremer, profesor nadzwyczajny na Wydziale Inżynierii University of Oxford, powiedział w oświadczeniu.
Zespół ma nadzieję, że ich praca położy podwaliny pod przyszłe badania, które pewnego dnia mogą pomóc naukowcom przewidzieć te potencjalnie katastrofalne fale.
Mokre i dzikie eksperymenty przeprowadzono w ośrodku FloWave Ocean Energy Research na University of Edinburgh.
„FloWave Ocean Energy Research Facility to okrągły połączony basen z prądem falowym z falowcami zamontowanymi na całym obwodzie” - powiedział w oświadczeniu Sam Draycott, pracownik naukowy w School of Engineering na University of Edinburgh. „Ta wyjątkowa funkcja umożliwia generowanie fal z dowolnego kierunku, co pozwoliło nam eksperymentalnie odtworzyć złożone warunki fali kierunkowej, które naszym zdaniem są związane ze zdarzeniem fali Draupnera”.
Badanie zostanie opublikowane w numerze Journal of Fluid Mechanics z 10 lutego.
