Сверхгигантские океанские волны подчиняются законам квантовой физики

Танкер Esso Languedoc близ берегов Южной Африки и аномальная волна, перекатывающаяся через его палубу. Высота мачт, до вершины которых она достала, — 25 метров над уровнем моря. 1980 год (фото Philippe Lijour).

Учёные наконец-то смогли объяснить возникновение этих волн, применив к ним уравнения Шрёдингера, которые обычно используются для описания волновых функций квантовых частиц. Таково достижение группы учёных из шведского университета Умеа (Umeå University) и германского университета Рура в Бохуме (Ruhr-Universität Bochum).

Речь идёт о реальных одиночных "гуляющих" волнах в открытом океане, которые вдруг становятся в несколько раз выше, чем самые высокие обычные штормовые волны, и иногда опрокидывают попадающиеся на их пути корабли.

Ряд катастроф на море, вероятно, связан как раз с такими одиночными ходячими горами, высота которых может достигать 30 и даже 60 метров — при том, что у "обычных" штормовых волн она составляет примерно 10 метров. О реальном существовании таких волн, часто упоминающихся в легендах моряков, учёные узнали лишь в 1995 году.

В работе, опубликованной в Physical Review Letters (она же в открытом доступе: Instability and Evolution of Nonlinearly Interacting Water Waves — PDF-документ), учёные построили свою теорию на системе двух волн, нелинейное взаимодействие которых описывается уравнениями Шрёдингера.

Один из авторов работы, Матиас Марклунд (Mattias Marklund) из университета Умеа, говорит: "Видимо, основная причина возникновения экстремально больших волн — то, что известно как нелинейные взаимодействия. При этом механизме происходит обмен энергией между волнами, что приводит к росту амплитуды волны — гораздо большему, чем при обычной линейной суперпозиции волн".

Ранее существование сверхгигантских волн (не путать с цунами, которые возникают при землетрясениях и поднимаются в полный рост у побережья), возвышающихся над соседними волнами, как небоскрёбы среди обычных зданий, вызывало у учёных "беспокойство". Ведь по всем расчётам океанологов и математиков получалось, во-первых, что таких высоких волн вовсе не должно было возникать, а во-вторых, что если они и возникали — то никак не чаще одного раза в 10 тысяч лет.

А по результатам спутниковых наблюдений выходило, что такие волны в целом для мирового океана обычны. Фактически в любой момент времени где-нибудь на Земле образуется хотя бы одна такая волна.

О поимке множества суперволн при помощи спутников мы уже рассказывали.

В своей работе учёные отмечают, что в формировании суперволн большую играют роль сильные ветры, особенно дующие против потока воды, а кроме того — вышеупомянутое нелинейное взаимодействие сталкивающихся под небольшим (и, как оказалось, строго определённым) углом волн, идущих с разных направлений.

Источник: PhysOrg