За тисячі років мореплавання люди навчилися боротися з небезпеками водної стихії. Лоції вказують безпечний шлях, синоптики попереджають про шторми, супутники спостерігають за айсбергами і іншими небезпечними об'єктами. Однак до сих пір незрозуміло, як уберегтися від тридцятиметрової хвилі, яка несподівано виникає без видимих причин. Ще п'ятнадцять років тому загадкові хвилі-вбивці вважалися вигадкою.
Хто такі хвилі-вбивці
Хвилі-вбивці - раптово виникають на морській поверхні несподівано високі хвилі. За рахунок дивовижності і небезпеки цього явища, а також дуже короткою наукової традиції його дослідження назв у нього безліч: аномально високі хвилі, екстремальні хвилі, хвилі-шатуни, блукаючі хвилі, хвилі-монстри (в англомовній літературі - rogue waves, abnormal waves, exceptional waves, giant waves, steep wave events).
Суворе визначення свідчить, що хвилями-вбивцями вважаються хвилі, висота яких більше ніж в два рази перевищує значиму висоту хвиль. Значна висота хвиль розраховується для заданого періоду в заданому регіоні. Для цього відбирається третину всіх зафіксованих хвиль, що мають найбільшу висоту, і знаходиться їхня середня висота.
Хвилі-вбивці не слід плутати з цунамі: цунамі виникають в результаті сейсмічних явищ і набирають велику висоту лише поблизу від берега, тоді як хвилі-вбивці можуть з'являтися без відомих причин, практично на будь-якій ділянці моря, при слабкому вітрі і відносно невеликому хвилюванні. Цунамі небезпечні для берегових споруд і суден, що стоять близько до берега, в той час як хвиля-вбивця може погубити будь-яке судно або морське споруда, яка їй трапиться.
Пошкодження, завдані хвилею-вбивцею норвезькому танкера "Уільстар" в 1974 році. Зображення зі звіту за проектом MaxWave.
Хвилі-вбивці довгий час вважалися морським міфом: сучасні теорії хвилеутворення (які, в загальному, працюють досить успішно) передбачають, що ймовірність появи таких хвиль мізерно мала. Чим більше хвиля, тим рідше вона з'являється (якщо тільки її не викликає якась геофізична катастрофа) - навіть при сильному вітрі і великій хвилюванні хвилі-вбивці повинні були б з'являтися настільки рідко, що люди з ними, швидше за все, на просторах Світового океану ніколи б не стикалися.
Тим більше неможливо було повірити в містичні хвилі, що виникають нізвідки. Окремі свідчення очевидців, навіть підтверджені фотографіями, пояснювалися ефектом "у страху очі великі". Дійсно, на око важко оцінити висоту величезної хвилі, особливо перебуваючи на атакованому їй кораблі. Однак коли гігантські вали були багаторазово зареєстровані приладами, наука остаточно визнала їх існування.
Історія дослідження
Показання приладів на нафтовій платформі під час хвилі "Дропнер". Зображення компанії "Статойл".
Хвилювання моря після 12 год теж дещо зменшилася і не перевищувало 6 балів. Хід судна був зменшуючи до самого малого, воно слухалася керма і добре «відіграватися» на хвилі. Бак і палуба водою не заливалися. Несподівано в 13 ч 01 хв носова частина судна кілька опустилася, і раптом у самого форштевня під кутом 10-15 градусів до курсу судна був помічений гребінь одиночної хвилі, яка височіла на 4-5 м над баком (фальшборт бака відстояв від рівня води на 11 м). Гребінь миттєво обрушився на бак і накрив працюють там матросів (один з них загинув). Матроси розповідали, що судно як би плавно пішло вниз, ковзаючи по хвилі, і "зарилося" в вертикальний зріз її фронтальної частини. Ніхто удару не відчув, хвиля плавно перекотилася через бак судна, накривши його шаром води завтовшки більше 2 м. Ні вправо, ні вліво продовження хвилі не було. З книги І. Лавренова. "Математичне моделювання вітрових хвиль в просторово-неоднорідному океані", цит. за статтею E. Пеліновского і А. Слюняева.
Проте деякі випадки загальновизнані. Так, в 1974 році біля узбережжя Південної Африки хвиля-вбивця сильно пошкодила норвезький танкер "Уільстар". У 1975 році в Верхньому озері (зверніть увагу - на Великих озерах, не в відкритому морі!) По судну "Андерсон" вдарили дві хвилі-вбивці. Обійшлося без серйозних пошкоджень, але згодом виявилося, що в цей же час неподалік затонуло, не встигнувши навіть подати сигнал лиха, вантажне судно "Едмунд Фіцджеральд". Всі члени екіпажу загинули, тому точна причина катастрофи невідома, але є підстави вважати, що хвилі-вбивці внесли свій вклад в крах судна (або навіть були єдиною причиною).
У 1980 році з хвилею-вбивцею зіткнувся російський танкер "Таганрозька затока" (див. Врізку). Цікаво, що в цьому випадку, судячи з опису, хвиля припала рівно на корабель (взагалі кажучи, ширина гігантських хвиль може досягати декількох сотень метрів).
Аналіз даних радарів нафтової платформи Гома в Північному морі показав, що за 12 років в доступному поле огляду було зафіксовано 466 хвиль-убивць. Теоретичні розрахунки показували, що в цьому регіоні поява хвилі-вбивці могло б відбуватися приблизно раз в десять тисяч років.
Що може хвиля-вбивця
Зазвичай хвиля-вбивця описується як швидко наближається водяна стіна величезної висоти. Перед нею рухається западина глибиною кілька метрів - "діра в море". Висота хвилі зазвичай вказується саме як відстань від найвищої точки гребеня до найнижчої точки западини. За зовнішнім виглядом "хвилі-вбивці" діляться на три основних типи: "біла стіна", "три сестри" (група з трьох хвиль), одиночна хвиля ( "одиночна вежа").
Щоб оцінити, що вони можуть, досить поглянути на фотографію "Уільстара" вище. Поверхня, на яку обрушується така хвиля, може відчувати тиск до ста тонн на квадратний метр (близько 980 кілопаскалей). Типова дванадцятиметрова хвиля загрожує лише шістьма тоннами на квадратний метр. Більшість сучасних судів може витримати до 15 тонн на квадратний метр.
За спостереженнями Національного управління океанічних і атмосферних досліджень США (NOAA), хвилі-вбивці бувають розсіюються і не розсіюється. Розсіюється можуть виконати по морю досить довгий шлях: від шести до десяти миль. Якщо судно зауважує хвилю здалеку, можна встигнути прийняти якісь заходи. Розсіюються ж з'являються буквально нізвідки (мабуть, така хвиля атакувала "Таганрозька затока"), обрушуються і зникають.
Хвилі-вбивці можуть становити небезпеку навіть для рятувальних вертольотів. Зображення Військово-морського інституту США.
Звідки беруться хвилі-вбивці
Задовільної відповіді на це питання не існує. Реальна частота їх появи очевидним чином розходиться з передбаченою теоретично. Було запропоновано кілька теорій спеціально для пояснення цього феномена, деякі з них були вдалі в окремих аспектах, але жодна поки не отримала повного визнання.
Вчені намагаються з'ясувати, як енергія в океані перерозподіляється таким чином, що утворення хвиль-убивць стає можливим. Поведінка нелінійних систем, подібних морської поверхні, описати вкрай складно. Деякі теорії використовують для опису виникнення хвиль нелінійне рівняння Шредінгера. Деякі намагаються застосувати існуючі опису солітонів - одиночних хвиль незвичайної природи. В ході останнього дослідження на цю тему вченим вдалося відтворити дуже схоже явище в електромагнітних хвилях. проте до практичних результатів це поки не привело.
Деякі емпіричні дані про те, в яких умовах виникнення хвиль-убивць більш ймовірно, все ж відомі. Так, якщо вітер жене хвилі проти сильної течії, то це може привести до появи високих крутих хвиль. Цим сумно відомо, наприклад, протягом Голкового мису (в якому постраждав "Уільстар"). Іншими зонами підвищеної небезпеки є течія Куросіо, Гольфстрім, Північне море і прилеглі райони.
Експерти називають такі передумови для виникнення хвилі-вбивці: 1) область зниженого тиску; 2) вітер, що дме в одному напрямку більше 12 годин поспіль; 3) хвилі, що рухаються з тією ж швидкістю, що і область зниженого тиску; 4) хвилі, що рухаються проти сильної течії; 5) швидкі хвилі, наздоганяють повільніші хвилі і зливаються з ними разом.
Безглузда характер хвиль-убивць, однак, проявляється в тому, що вони можуть виникати і тоді, коли перераховані умови не виконуються. У цій непередбачуваності і полягає основна загадка для вчених і небезпека для моряків.