По статистике ежегодно на планете гибнет от 100 до 300 судов. Выясняя причины кораблекрушений, эксперты учитывают, казалось бы, все: шторма, цунами, удары молний, столкновения кораблей с айсбергами и между собой, технические неисправности, даже налеты пиратов… Тем не менее, часть судов исчезает в морской пучине неизвестно почему.
Это, наверное, стало причиной появления гипотез о Бермудском треугольнике и подобных аномальных зонах, налеты «летающих тарелок», нападения супергигантских кракенов-осьминогов. На деле все оказалось проще. И гораздо страшнее…
Вид волн-убийц поражал воображение моряков с давних пор.
В 1933 году корабль ВМС США «Рамало» длиной 146 м попал в 11-балльный шторм на пути из Филиппин в Сан-Диего. Семь суток непрерывно дул ветер со скоростью 60 узлов (около 120 км/ч), вздымая 15-метровые волны.
А утром 7 февраля корабль нагнал вал высотой 34 м! Судно лишь чудом осталось на плаву, и данные триангуляционной съемки волны, сделанные вахтенным офицером, стали достоянием общественности.
Впрочем, моряку тогда мало кто поверил. Однако в 1966 году в Северной Атлантике огромная волна неожиданно врывается на мостик и в каюты первого класса итальянского парохода «Микеланджело» на пути в Нью-Йорк. Погибают несколько пассажиров и членов команды. А мостик, между прочим, находился на высоте 21 м от уровня воды…
В феврале 1982 года в районе Ньюфаундлендской банки огромная волна накрыла буровую платформу, выбив окна рубки управления, находившиеся на высоте около 30 м. Платформа опрокинулась и унесла жизни 84 человек.
Ударная сила волны-убийцы огромна.
В 1995 году круизный суперлайнер «Куин Элизабет-2» длиной почти 300 м при переходе в Нью-Йорк был атакован волной высотой 29 м. Корабль с трудом выдержал чудовищный удар…
Наконец, в 2000 году, в 600 милях от ирландского порта Корк британский круизный лайнер «Ориана» получает удар волной, высоту которой определили в 21 м, и с трудом остается на плаву…
Эти гигантские валы получили красноречивое название волн-убийц или «кейпроллеров» (от английских слов cape — мыс и roller — вал, большая волна), а сами океанологи стали искать причины их возникновения.
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».
Теперь, опираясь на свою математико-оптическую модель, исследователи пытаются выяснить, какие же конкретно условия в природе приводят к возникновению волн-убийц.
Встреча с одиночной волной в открытом океане грозит гибелью даже крупному судну.
Словом, математическое моделирование морских волн-одиночек проводится сегодня во многих странах мира, ученые по-разному описывают разные типы гигантских волн. Какая из моделей окажется наиболее близкой к реальности? Это должны показать дальнейшие исследования и эксперименты. Ясно одно: исследователи занимаются делом, которое может спасти сотни кораблей и тысячи жизней. Ведь по самым последним данным, в среднем одна из 23 волн существенно превосходит другие по своим параметрам. Статистика также свидетельствует, что одна уединенная волна, втрое превосходящая по своим параметрам обычную, приходится на 1175 волн, а четырехкратное превышение встречается у одной волны из 300 тысяч нормальных. Однако статистика, к сожалению, не позволяет предсказать, когда именно появится волна-убийца.
Между тем, в университете Глазго недавно составлен реестр морских катастроф, вызванных волнами-убийцами в последние десятилетия. Так, из 60 сверхкрупных судов, затонувших за последних 300 лет, треть грузовых транспортов длиной более 200 м стали жертвами гигантских волн. В этих кораблекрушениях погибло 542 человека.
Так что волны-гиганты не такая уж редкость, их существование следует учитывать при проектировании судов. И при строительстве морских платформ и плавучих буровых тоже надо брать поправку на существование гигантских волн-киллеров. Конечно, это удорожает стоимость кораблей и платформ, но, согласитесь, человеческие жизни — еще дороже.
С. ЗВЕРЕВ