Рассказывали истории о загадочном природном явлении . Необъяснимой силе, которая появляется ниоткуда и также бесследно исчезает. Таинственной силе, которую нельзя предвидеть, предупредить или опередить. Однако в современном мире ученым, наконец, удалось приоткрыть завесу тайны над явлением известным как волны-убийцы .

Океанские волны . Одна из мощнейших стихий на Земле. О волнах хорошо известно - их порождают штормы и они достигают огромных высот, но моряки утверждают, что есть иные волны , более высокие и разрушительнее. Их высота в четыре раза выше обычных. Одна единственная волна, несущая смерть. Она достаточно высокая, что затопить десятиэтажное здание или перевернуть 300-метровый круизный .

корабли и суда после встречи в волной-убийцей

лайнер «Norwegian Dream»

грузовое судно «Wilstar»

Однако устные рассказы и обнаруженные обломки кораблей только сгущают завесу тайн вокруг этого явления. Многие годы океанографы утверждали что волны, достигающие 36 метров в высоту невозможны. Согласно их расчетам такие волны образуются 1 раз в 10000 лет. Однако природа доказала, что даже математические модели иногда дают сбой.

Происхождение огромных волн неизвестно, а их существование не доказано.

волны-убийцы

Многие , отправлявшиеся в плавание в эпоху великих географических открытий, часто не возвращались обратно. В среднем на океанских просторах терялся один корабль в сутки зачастую бесследно. С тех пор принципы судостроения изменились. Остойчивость и прочность кораблей и судов заметно выросли. Однако вплоть до 2005 года тонуло по два корабля в неделю. Как всегда при весьма загадочных обстоятельствах. Никто не верил, что виноваты волны-убийцы, пока отдельные случаи не были подкреплены свидетельствами.

В 1980 году «Esso Languedoc » шел из порта Дурбан в ЮАР. Море было неспокойным, волны достигали в высоту 4 метра. Старший помощник капитана стоял на мостике когда волна во много раз выше всех остальных появилась из ниоткуда и стала приближаться к судну. Он успел щелкнуть затвором фотоаппарата. Верхушка мачты по правому борту находилась на высоте 25 метров от уровня воды, поэтому высота волны в сравнении с ней была определена как 30,5 метров. С появлением вещественных доказательств заставило общество задуматься. Танкеру «Esso Languedoc » удалось пережить сокрушительный удар, который потряс грузовое судно от носа до кормы.

высота волны зафиксированная с танкера «Esso Languedoc»

Однако даже такому свидетельствованию ученые все равно сомневались в размерах волн-убийц . И только в 1995 году в результате удара по нефтяной платформе «Draupner » были получены первые показания мощи волны. «Draupner » стояла в Северном море и в первый день нового года ее осаждали 10 метровые волны. В этом не было ничего необычного. Внезапно на скорости 70 км/час на нефтяную платформу обрушилась волна в три раза больше обычной. При ее ударе лазер, установленный на платформе, зафиксировал точные показания этого «монстра». Гребень волны находился на высоте 27 метров.

буровая платформа «Draupner»

Океанографы смогли проанализировать волновые спектры до, во время и после волны. Результаты были ошеломляющие. Ученые, наконец, смогли дать научное название волне-убийце - «блуждающая волна ». Она появляется неожиданно и никак не связанна с другими волнами в спектре. Возникает из-за воздушных потоков, но направленность ей придает течение. Когда подводное течение сталкивается с волнами, идущими в противоположном направлении, волны могут сжаться и устремиться вверх, сформировав «блуждающую волну ». Это объясняет, почему в районах с сильным течением так часты подобные явления. Течение Гольфстрим одно из них и проходит через печально известный район «Бермудского треугольника». Вполне вероятно, что причиной многих невероятных исчезновений в районе «Бермудского треугольника» является не воздействие сверхъестественных сил, а мощь самого океана и его порождении - волны-убийцы .

Еще одной средой возникновения волны-убийцы являются естественные препятствия, например острова, отмель, рифы. Волны огибают остров, и встречаются с другой его стороны, накладываясь друг на друга, чем вызывают свою силу. Наложение двух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией.

Волны-убийцы появляются и в спокойных водах. Они формируются под влиянием шторма бушующего за сотни миль, а затем их гонит в определенный район сильный ветер.

Торговые суда играют важнейшую роль в мировой экономике. 95 процентов товаров транспортируются по морю. Более 10 миллионов человек ежегодно отдыхают на круизных лайнерах, поэтому так важно строить , которые не сможет сокрушить большая волна.

Десятиметровые штормовые волны атакуют с силой равной шестью тоннам на 0,04 кв. м. Многие выдерживают силу равную пятнадцати тоннам, но 30-метровая волна-убийца имеет силу сто тонн. Это почти в два раза мощнее промышленного катка. Сегодня судостроители создают , отвечающие определенным стандартам. Одной из основных проблем судостроителей является способность волны-убийцы подняться через нос корабля и выбить иллюминаторы в надстройке, при этом вывести из строя электрооборудование. В результате судно теряет управление.

Возможным решением проблемы может стать переоборудование ходового мостика и других надстроек. «Queen Mary2 » является ярким тому примером. У него толстый корпус, усиленный обвес ходового мостика и нос с резким развалом бортов, который обеспечивает защиту от больших волн . Однако и эти технические новинки не помогут, если не выдержат водонепроницаемые люки судна.

Океан таит в себе необычайную силу, которая приходит ниоткуда и способная уничтожить 300-метровое судно в течение нескольких секунд. Трагедии заставили научные сообщества активизировать свои усилия. Изучение обломков принесло тревожные данные, судостроители изучавшие морские катастрофы, произошедшие в период с 1969 по 1994 годы обнаружили, что за эти 25 лет 60 затонули в результате внезапного затопления. Анализы показали, что треть их могла произойти в результате воздействий волн-убийц . Чтобы избежать новых катастроф ученым необходимо выяснить частоту и концентрацию могучих волн . Мониторинг мирового океана оказался немыслимым, но в начале 90-х годов европейское космическое агентство запустило в космос два искусственных спутника Земли. Теперь с их помощью можно наблюдать за определенным районом океана и наносить на карту волновые колебания в любых условиях. Использовать данных со спутника для определения колебаний поверхности, анализа длины волн, длины их гребня, крутизны волны и максимальной высоты. Данные спутника опровергали теорию о том, что 30-метровые волны-убийцы образуются один раз в 10000 лет. Высокие волны явление гораздо частое, чем предполагали ученые.

Бродячие волны, волны-убийцы, волны-монстры, столетние волны… все эти эпитеты служат для обозначения гигантских волн, которые встречаются в океане. Они настолько высокие, что способны перевернуть океанский лайнер. Высота бродячей волны - как минимум вдвое больше высоты обычной большой волны.

В эпоху Великих географических открытий, когда многие корабли, отправлявшиеся в плаванье, не возвращались обратно, по портовым кабакам пошли гулять невероятные истории о загадочном природном явлении. Юнги, крещёные штормом, и видавшие виды моряки рассказывали о жуткой и неведомой силе, которая появляется в открытом море из ниоткуда и разрушает корабли в одно мгновенье. С тех пор принципы судостроения изменились, управляемость, остойчивость и прочность кораблей значительно выросли. Раньше считалось, что волны-убийцы - это миф, но последние исследования доказали их существование. Согласно подсчетам, вероятность появления таких волн в океане составляет 1 к 200 000.

На протяжении веков бывалые морские волки пугали своих слушателей жуткими рассказами о громадных волнах-убийцах высотой с гору. Но лишь сравнительно недавно океанологи и геофизики стали относиться к этим рассказам серьезно и пытаться понять, откуда берутся эти монстры и как от них уберечься. На помощь пришли математика и непрерывный космический мониторинг океана.

Хрестоматийная картина Айвазовского «Девятый вал» - о жертвах стихии - знакома, наверное, каждому. Разумеется, в число произведений известного мариниста эта тема попала не случайно: за многие столетия истории мореплавания фольклор оброс легендами о гигантских водяных стенах и провалах.

Как волна-убийца опрокидывает и топит суда, многие могли видеть в голливудском фильме-катастрофе «Идеальный шторм» (The Perfect Storm) - драматической истории о том, как в Северной Атлантике восточнее Ньюфаундленда в результате столкновения двух мощных штормовых фронтов бесследно исчезает рыболовецкая шхуна «Андреа Гейл», унося с собой жизни рыбаков.

По словам редких очевидцев, сумевших пережить буйство стихии, такие волны нередко возникают при вполне благоприятных погодных условиях, не предвещающих, казалось бы, никакой опасности.

Достоверных фактов о чудовищных волнах, неожиданно возникающих в открытом море, сравнительно немного, но тем не менее они накапливаются и требуют объяснения. Волны-убийцы совершенно не похожи на остальные: они в 3−5 раз превышают по высоте обычные волны, рождающиеся при сильном шторме.

Впервые официально волна-убийца была зафиксирована на норвежской газодобывающей платформе (платформа Дропнера) в 1995 году. Волну так и назвали - «волна Дропнера». Хотя она и не причинила платформе больших повреждений, ее высота составляла 26 метров - вдвое выше, чем в случае с любой другой большой волной в этом регионе.

Бродячие волны, в отличие от цунами, обычно встречаются очень далеко от берега. Для океанских штормов волны высотой 7 метров - обычное дело. Если шторм исключительно сильный, высота волн может достигать 15 метров. Но бродячие волны не рождаются в шторм и могут достигать высоты 30 метров и более (высота 10 этажного дома). Такая волна выглядит, как огромная, почти вертикальная стена воды. Если на пути бродячей волны оказывается корабль - надежд на спасение почти нет, он тонет за считанные минуты.

Бродячие волны могут появляться и на озерах. Так, в американском озере Супериор существует феномен под названием «Три сестры». Иногда на поверхности озера возникают три огромных, идущих друг за другом волны. В 1975 году военный корабль «Эдмунд Фицжеральд» (длиной 222 метров) утонул именно из-за столкновения с «сестрами».

Как показывают последние исследования, бродячие волны не так уж редки. Ученые исследовали данные со спутников и обнаружили, что в океане ежегодно появляется множество таких волн. Феномен волн-убийц изучали даже сотрудники американских военных лабораторий DARPA, но причину их возникновения так и не удалось выяснить.

История изучения волн - убийц

В 1840 году во время своей экспедиции французский мореплаватель Дюмон д’Юрвиль (1792–1842) наблюдал гигантскую 35-метровую волну, о чём и сообщил на заседании Французского географического общества. Но его подняли на смех: никто из ученых мужей не поверил, что такие монстры могут существовать. Бурное развитие судоходства и яхтинга в последующие полтора века предоставило многочисленные свидетельства существования необычных гигантских волн, подобных той, что наблюдал д’Юрвиль, – волн-убийц. Их ещё называют блуждающими волнами, волнами-монстрами и даже неправильными волнами. Одна-единственная волна-убийца, появляется из ниоткуда и исчезает в никуда прежде, чем её успевают зафиксировать. Это смертельное испытание даже для самых современных кораблей: поверхность, на которую обрушивается гигантская волна, может испытывать давление до 100 тонн на квадратный метр (а большинство современных судов может выдержать лишь до 15 тонн). Эта волна достаточно высока, чтобы затопить 10-этажное здание или опрокинуть 30-метровый круизный лайнер.

По словам чудом уцелевших очевидцев такие волны возникают неожиданно, длятся всего несколько секунд и часто несут смерть.

Декабрь 1942 года. «Queen Mary». Во времена Второй мировой войны этот роскошный лайнер переоборудовали в войсковой транспортировщик. Взяв на борт 15 тысяч человек, корабль направлялся в Англию. И тут на лайнер обрушилась 23-метровая стена воды. В самой высокой точке «Queen Mary» достигал около семи метров. Крен судна составил 5 градусов от поверхности воды. Волна ударила «Queen Mary» в борт, ещё немного и корабль буквально мог перевернуться днищем вверх. Однако «Queen Mary» удалось снова выровняться и встать прямо. На его борту было 15 тысяч человек.

…1943 год, Северная Атлантика. Круизный лайнер «Queen Elizabeth» попадает в глубокую ложбину и подвергается двум мощным волновым ударам подряд, которые наносят серьёзные повреждения на мостике – на высоте двадцать метров над ватерлинией.

…1944 год, Индийский океан. Крейсер британских ВМС «Бирмингем» проваливается в глубокую яму, после чего на его носовую часть обрушивается гигантская волна. Согласно записям командира, корабля палуба, находящаяся на высоте восемнадцать метров от уровня моря, залита водой по колено.

…1951 год. Северная Атлантика. Капитан Хенри Карлсон послал радиограмму о том, что на его грузовое судно Flying Enterprise обрушилась сила, которую он определил как большая волна. Он не назвал её волной убийцей.

Карлсон просто не хотел, чтобы его сочли очередным пьяницей-выдумщиком. Его корабль треснул в средней части: казалось, что кто-то взял огромный мясницкий топор и обрушил его на судно прямо по середине. Карлсону и его команде удавалось поддерживать судно на плаву. Карлсон был умным человеком и распорядился натягивать тросы на лебедках по обе стороны трещины. Когда трещина стала диаметром 2 см, они залили её бетоном и построили на ней волноотвод. Гениально! Корабль остался на плаву, но 28 часов спустя на судно обрушилась ещё одна волна-убийца высотой 20 м. Мачты и все радиоантенны сломались. Стальная обшивка судна треснула.

Ударная сила волны была просто чудовищной. Казалось, что разверзся ад. 40 членам экипажа и 10 пассажирам удалось спастись, а капитан Карлсон остался на корабле и посылал радиограммы. Британские буксиры пытались отвести пострадавшее судно за 600 с лишним километров в английский Фалмут, но когда до берега осталось 60 км, Flying Enterprise пошёл ко дну. Капитан Карлсон успел спастись всего за несколько минут до того, как корабль затонул. На родине капитана встречали как героя. Однако Карлсон предпочёл умолчать о том, что его судно стало жертвой двух волн-убийц. То, что существование волн-убийц долгое время отрицалось учёными, отчасти произошло потому, что капитаны не хотели признавать, что океан их покорил. Они гордятся своими умениями и не безосновательно. Но потом стало ясно, что в этом нет их вины: потому что никакие умения не помогут при встрече с волной-монстром.

…1966 год. Элегантный лайнер «Микеланджело» направляется через Атлантику в Нью-Йорк. 275-метровый красавец оборудован стабилизаторами качки, чтобы богатые пассажиры не пролили ни капли мартини. Однако в океане что-то произошло… Когда потрёпанный «Микеланджело» вошёл в порт Нью-Йорка, два пассажира и один член экипажа были мертвы, двенадцать ранены, а нос корабля превратился в груду покорёженной стали. Команда сообщила, что на них с невероятной силой обрушилась единственная волна высотой более 25 метров. Вода ворвалась на мостик и в каюты первого класса. Всё произошло буквально в считанные секунды.

…Декабрь 1978. Гордость немецкого торгового флота, супертанкер «Мюнхен» на всех парах шёл сквозь шторм в Атлантике. Судостроители заверили: «Мюнхен» непотопляем, ему «море по колено» и не страшен никакой шторм. Но вскоре выяснилось, что это не так. Находясь посреди океана, «Мюнхен» вдруг послал сигнал бедствия, и спустя пятнадцать секунд сигнал пропал. В ходе самых масштабных поисков в истории мореплавания было найдено лишь несколько обломков корабля да потрёпанная шлюпка, что болталась на волнах посреди океана. Шлюпка была сорвана со швартовых и словно разбита молотом. Это означало, что на корабль обрушилась сила с высоты 18 метров. Останки 29 членов экипажа так и не были обнаружены. Это давало основания считать, что корабль стал жертвой волны-убийцы. В заключении морского суда причиной возникновения необычного явления было названа плохая погода, но ни слова о том, что же это было за явление.

…1980 год. У берегов Японии пошел на дно английский сухогруз Derbyshire. Как показало обследование, судно длиной почти 300 метров погубила гигантская волна, которая пробила главный грузовой люк и залила трюм. Погибли 44 человека.

…В 1980 году с волной-убийцей столкнулся российский танкер «Таганрогский залив». Происходило это следующим образом. «Волнение моря после 12 ч тоже несколько уменьшилось и не превышало 6 баллов. Ход судна был сбавлен до самого малого, оно слушалось руля и хорошо «отыгрывалось» на волне. Бак и палуба водой не заливались. Неожиданно в 13 ч 01 мин носовая часть судна несколько опустилась, и вдруг у самого форштевня под углом 10-15 градусов к курсу судна был замечен гребень одиночной волны, которая возвышалась почти на 5 м над баком (фальшборт бака отстоял от уровня воды на 11 м). Гребень мгновенно обрушился на бак и накрыл работающих там матросов (один из них погиб). Матросы рассказывали, что судно как бы плавно пошло вниз, скользя по волне, и «зарылось» в вертикальный срез ее фронтальной части. Никто удара не ощутил, волна плавно перекатилась через бак судна, накрыв его слоем воды толщиной более 2 м. Ни вправо, ни влево продолжения волны не было…» (из книги И. Лавренова «Математическое моделирование ветровых волн в пространственно-неоднородном океане»)

Всерьёз за изучение волн-убийц взялись лишь после того, как в том же, 1980, году одному смельчаку удалось запечатлеть волну-убийцу во время её нападения на нефтяной танкер Esso Langbedoc. Танкер шёл домой из Дурмана, восточнее побережья ЮАР. На море было неспокойно, волны достигали 4,5 метров. Старший помощник капитана Филипп Лежур стоял на мостике, когда волна, намного выше всех остальных появилась ниоткуда и стала приближаться к кораблю. Когда вода прокатывалась по палубе, Лежур успел щёлкнуть затвором фотоаппарата. И это фото стало первым документальным свидетельством существования гигантских волн, которые способны накрыть даже огромный танкер. Верхушка мачты по правому борту находилась на высоте 25 метров от уровня воды, поэтому высота волн по сравнению с ней была определена как 30,5 метров. Esso Langbedoc пережил сокрушительный удар, который потряс корабль от носа до кормы. «Штормило, но несильно, - рассказывал потом Филипп Лежур в интервью английскому журналу New Scientist. - Вдруг со стороны кормы появилась огромная волна, во много раз выше всех остальных. Она накрыла все судно, под водой скрылись даже мачты». Танкеру повезло: он остался на плаву.

Теперь у учёных было вещественное доказательство (а за этим вскоре последовали и другие), им пришлось пересмотреть свои взгляды и, несмотря на невозможность математического моделирования процесса возникновения таких волн, признать факт их существования.

Хотя скептиков всё ещё было предостаточно, тем не менее, эксперты вели суровую статистику: по их подсчетам с 1968 по 1994 год волны-убийцы погубили порядка 200 судов, среди них - 22 громадных супертанкера (а погубить супертанкер очень непросто); утонуло более 600 человек.

Выяснилось также, что волны-убийцы не имеют никакого отношения ни к цунами, которые появляются в результате сейсмических явлений и набирают максимальную высоту лишь у самого берега, ни к обычным волнам, которые порождаются мощным штормом. Они возникают не только во время штормовой погоды, но и при слабом ветре и относительно небольшом волнении.

Вплоть до 2005 года тонуло по два корабля в неделю, обычно при весьма загадочных обстоятельствах. Но ещё большее количество мелких судов (траулеры, прогулочные яхты) при встрече с волнами-убийцами просто исчезают без следа, даже не успев послать сигнал бедствия. Гигантские водные валы высотой с пятнадцатиэтажный дом сминали или разбивали суденышки. Не спасало и мастерство рулевых: если кому-то удавалось успеть развернуться носом к волне, то его участь была такой же, как и у несчастных рыбаков в фильме «Идеальный шторм»: кораблик, пытаясь взобраться на гребень, становился в вертикальное положение и срывался вниз, падая в пучину килем кверху.

…1995 год, Северное море. Серьёзное повреждение от гигантской волны получает плавучая буровая установка «Веслефрикк Б», принадлежащая компании Statoil. По свидетельству одного из членов экипажа, за несколько минут до удара он видел стену воды.

…1995 год, Северная Атлантика. При переходе в Нью-Йорк круизный лайнер «Куин Элизабет-2» попадает в ураган и принимает на носовую часть удар волны высотой двадцать девять метров. «Ощущение было такое, что мы врезаемся в Белые скалы Дувра», - рассказывал капитан Рональд Уоррик.

…1998 год, Северная Атлантика. Плавучая эксплуатационная платформа «Шихэллион» компании ВР Amoco подвергается удару гигантской волны, которая разносит её баковую надстройку на высоте восемнадцать метров от уровня воды.

…2000 год, Северная Атлантика. Приняв сигнал бедствия от яхты на расстоянии 600 миль от ирландского порта Корк, британский круизный лайнер «Ориана» получает удар волны высотой двадцать один метр.

…2001 год. Пассажиры круизных лайнеров «Бремен» и «Звезда Каледонии» тогда рассказывали, будто бы суда попали во впадину между гигантскими волнами. Горизонт скрылся из виду, и какое-то время шли вдоль водяных стен, которые возвышались над самыми верхними палубами.

…2005 год. Круизный лайнер Norwegian Dawn, огромный 300-метровый корабль с 2500 пассажиров на борту шёл в Нью-Йорк с Багамских островов. Внезапно лайнер резко накренился, а в следующие секунды гигантская волна обрушилась на его борт, выбивая иллюминаторы кают и смывая за борт всё на своём пути. Кораблю очень повезло, он отделался лишь небольшими повреждениями корпуса, смытым за борт имуществом да ранеными пассажирами.

Но не только в океанах капитаны сталкиваются с волнами-убийцами. Североамериканские Великие озера не стали исключением. Именно там произошла одна из самых известных катастроф в морской истории. Великие Озера в Северной Америке являются своего родами морями, и об этом знает каждый мореход. Там возможны волны, подобные тем, что образуются в океане. Поэтому нет ничего удивительного в том, что на Великих Озерах появляются волны-убийцы.

10 ноября 1975 года грузовое судно Edmund Fitzerald, перевозившее товары для сталелитейной промышленности попало на озере Верхнем в ужасный шторм. С наступлением темноты у судна возникли непредвиденные проблемы: шторм вывел из строя радар и повредил само судно. Капитан Эрнест Максорли передал находящемуся рядом судну «Артуру Андерсену», что у «Фитца…» неприятности, но ничего серьезного. С Андерсена ответили, что в направлении Edmund Fitzerald движутся две огромные волны. Вдруг за несколько минут судно пропало с 29 членами экипажа. Во время последнего сеанса связи капитан «Фитцжеральда» сообщил, что у них всё в порядке, они справятся своими силами. Потом огни пропали, и судно вообще исчезло. Возможно, что ударом двух волн-убийц судно просто разломило напополам, и оно затонуло в течение нескольких минут.

Спустя полгода береговая охрана США обнаружила обломки Edmund Fitzerald на дне озера Верхнее. Оно разломилось пополам. Искореженный Edmund Fitzerald лежал на глубине более 150 метров. Береговая охрана не могла точно сказать, что явилось причиной затопления судна, но ученые из Национального Управления Изучения Океанов и Атмосферы зарегистрировали волны-убийцы в районе Великих Озер. И Уайтфишпойнт, где и нашли Edmund Fitzerald, находится там, где вполне могли возникнуть волны-убийцы.

Волны-убийцы стали предметом внимания для многих международных организаций, занимающихся проблемами безопасности судов и морских сооружений, таких как International Association of Classification Societies.

Технические нормы и стандарты безопасности, разрабатываемые этими организациями, носят, как правило, рекомендательный характер для соответствующих национальных институтов. Вместе с тем некоторые национальные организации в последние годы пересматривают свои подходы к проблемам безопасности в море и переходят от стандартов «наиболее вероятная опасность» к стандартам «возможный риск».

Обычно волна-убийца описывается как быстро приближающаяся водяная стена огромной высоты. Перед ней движется впадина глубиной несколько метров - «дыра в море». Высота волны обычно указывается именно как расстояние от высшей точки гребня до низшей точки впадины. По внешнему виду волны-убийцы делятся на три основных типа: «белая стена», «три сестры», «одиночная башня».
«Три сестры» - это когда следующие одна за другой три гигантские волны, поднявшись на которые, переламываются под собственным весом супертанкеры. «Три сестры» возникают при столкновении морских течений: наиболее часто такие волны появляются у мыса Доброй Надежды (южная оконечность Африки), где соединяются теплые и холодные потоки.

По наблюдениям Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), волны-убийцы бывают рассеивающиеся и не рассеивающиеся. Последние способны проделать по морю довольно долгий путь: от шести до десяти миль. Если судно замечает волну издали, можно успеть принять какие-то меры. Рассеивающиеся же появляются буквально ниоткуда, обрушиваются и исчезают. И их добычей становились не только корабли…

Штормы в Северной Атлантике - одни из жесточайших в мире. Сила океана здесь такова, что стена воды здесь ничуть не мягче бетонной… На этот раз волна-убийца невероятной силы и высотой с 35-этажный дом ударила по нефтяной платформе «Ocean Ranger», которая находилась в районе Большой Ньюфаундлендской банки (банка - возвышенный участок дна). Об этой трагедии в Ньюфаундленде помнят до сих пор. Потому что мощи одной единственной волны хватило, чтобы опрокинуть огромную платформу и забрать разом столько жизней…

14 февраля 1982 года волна высотой примерно в 27,5 метров выдавила окна центра управления на Ocean Ranger. Вода залила пульт управления и все компьютерные системы; балластные цистерны, которые стабилизировали платформу, вышли из строя, и она перевернулась. В результате погибли все 84 рабочих буровой. Это был самый трагический исход встречи с волной-убийцей. А ведь Ocean Ranger по тем временам была сама большой и самой современной буровой платформой, для которой 12-метровые волны были просто небольшим волнением. И это далеко не единичный случай. Но даже обладая подобными свидетельствами, учёные сомневались в реальном размере волн-убийц. Только в 1995 в результате удара по другой нефтяной платформе были получены первые надёжные свидетельства мощи такой волны.

…Буровая платформа «Дропнер» стояла в Северном море между Норвегией и Шотландией. В первый день нового года платформу осаждали 10-метровые волны, и в этом не было ничего необычного. Внезапно на скорости более 70 км/ч на платформу обрушилась волна в 3 раза больше обычных. При ударе волны лазер, установленный на платформе, зафиксировал точные показания этого монстра. Гребень волны находился на высоте 27 с лишним метров. Эти данные стали большим шагом вперед. Так как характер повреждений оборудования соответствовал указанной высоте волны, научный мир признал существование волн-убийц, а также тот факт, что рассказ об их размере – вовсе не сказки незадачливых мореходов.

Так выглядят обычные большие волны в океане. Бродячие волны - больше в несколько раз:

Механика волны

Частицы воды благодаря их большой подвижности легко выходят из состояния равновесия под действием разного рода сил и совершают колебательные движения. Причинами, вызывающими появление волн, могут быть приливообразующие силы Луны и Солнца, ветер, колебания атмосферного давления, подводные землетрясения или деформации дна. Ветровые волны образуются за счет энергии ветра, передаваемой путем непосредственного давления воздушного потока на наветренные склоны гребней и трения о поверхность воды.

Природа образования волн на водной поверхности была хорошо изучена, смоделирована и описана европейскими учеными в первой половине XIX века. Уже тогда было ясно, что при ветре силой более двух баллов (скоростью свыше четырех узлов) потоки воздуха передают морской ряби энергию, вполне достаточную для образования настоящих волн и зыби.

Если ветер не утихает, волнение постепенно усиливается, так как колебательные движения воды получают дополнительную энергию извне. Высота волны при этом зависит не только от скорости ветра, но и от продолжительности его воздействия, а также от глубины и площади открытой воды.

В справочниках и энциклопедиях приведены высоты волн, характерные для разных океанов. Так, энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона сообщает, что самые большие волны встречаются в области западных ветров Индийского океана (11,5 м) и в восточной части Тихого океана (7,5 м). Однажды такие волны наблюдались у Азорских островов (15 м) и в Тихом океане между Новой Зеландией и Южной Америкой (14 м).

Когда волна, приходящая из открытого моря, выклинивается возвышенным дном, возникает прибой или бурун. На западном побережье экваториальной Африки и возле Мадраса в Индии волны прибоя иногда достигают 22 метров в высоту.

Некоторые ученые-океанологи отрицают существование громадных волн-убийц в открытом море, считая, что объективная картина искажается в глазах перепуганных очевидцев. Из-за углубления, которое всегда идет перед волной, возникает особый эффект восприятия, усиливающийся еще и тем, что корабль располагается не горизонтально, то есть параллельно подошве волны, а наклонен к ней. В итоге высота волны может сильно преувеличиваться.

Тем не менее постоянно накапливающиеся факты доказывают обратное. Известно, что разные волны могут взаимодействовать, вызывая усиление и ослабление волнения. Наложение двух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией.

Именно интерференцией ученые объясняют возникновение в некоторых местах океана необыкновенно высоких волн. Они встречаются на «стыке» волн Атлантического и Индийского океанов - у мыса Доброй Надежды, самой южной точки африканского континента, и у мыса Игольный. Здесь встретившиеся волны начинают громоздиться одна на другую, порождая громадные валы. Моряки называют их «кейпроллерами» (от английских слов саре - мыс и roller - вал, большая волна), а океанологи - уединенными или эпизодическими волнами. Кейп-роллеры уничтожают как малые суда, так и огромные танкеры, спортивные яхты и сухогрузы, пассажирские лайнеры. Видимо, именно из-за такой волны потерпело катастрофу у восточного побережья Южной Африки советское транспортное судно «Таганрогский залив» в 1985 году.

Кейпроллеры возникают не только у южной оконечности Африки, но и в районах Ньюфаундлендской банки, у Бермудских островов, у мыса Горн, на окраинах норвежского шельфа и даже у берегов Греции

Если две интерферирующих волны встречают на пути какую-либо преграду - отмель, рифы, остров или берег - выклинивание порождает новую волну, намного превосходящую по высоте своих «родительниц». Из-за отражения волн от различных преград в результате наложения отраженной волны на прямую могут возникать так называемые стоячие волны. В отличие от бегущей волны, в стоячей не происходит течения энергии. Различные участки такой волны колеблются в одной и той же фазе, но с разной амплитудой.

Интерферируя между собой, могут сталкиваться воздушные потоки и морские течения, и тогда их энергия суммируется в виде волн. Вот почему можно встретить суперволны в Гольфстриме, Куросио и других мощных океанских течениях.

Возле пользующегося дурной славой мыса Горн происходит то же самое: быстрые течения сталкиваются с противодействующими ветрами.

Однако и механизмы интерференции не могут дать исчерпывающего объяснения причин возникновения волн-великанов.

В разгадке секретов гигантских волн на помощь океанографам пришли физики и математики. Ефим Пелиновский изучил и описал механизм возникновения уединенных стационарных волн, которые называют солитонами (от solitary wave - уединенная волна). Главная особенность солитонов состоит в том, что эти волны-одиночки не меняют своей формы в процессе распространения, даже при взаимодействии с себе подобными. Такие волны могут распространяться на очень большие расстояния без потери своей энергии.

Толща воды в океане устроена весьма непросто. Океан неоднороден по вертикали: там имеются слои разной плотности, в каждом из которых могут возникать и распространяться внутренние волны, достигающие высоты в 100 и более метров. Пелиновский считает, что во внутренних слоях океана тоже существуют солитоны, и активно занимается их исследованием и прогнозом.

Крупномасштабные атмосферные воздействия - циклоны и антициклоны - приводят к повышению или понижению поверхности океана в областях низкого и высокого давления. Эта связь получила название закона обратного барометра. Понижение атмосферного давления только на 1 мм ртутного столба может вызвать повышение уровня океана в этом месте на 13 мм. Если же давление падает на десятки миллиметров, что нередко случается во время тайфунов, то на поверхности океана появляется возвышенность в метры или десятки метров, которая, распространяясь, может породить гигантскую волну. Перепады давления могут привести к возникновению резонансных явлений, которые и служат причиной зарождения огромных волн в океане.

Математическое моделирование морских волн проводится сегодня во многих странах мира, ученые предлагают решения, весьма непохожие друг на друга, по-разному описывая разные типы гигантских волн.

Конечно же, математические модели создаются не только ради объяснения природы волн. Ученые ставят перед собой вполне конкретную цель - научиться спасать от гибели суда и нефтегазовые сооружения на шельфе. А главное - жизнь людей.

Научные исследования показали, что в среднем одна из 23 волн существенно превосходит другие по своим параметрам. Статистика 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 появление волны-убийцы.

Последние наблюдения ученых доказывают, что волны-гиганты - не такая уж редкость, и их существование следует учитывать при проектировании судов. В университете Глазго составлен каталог недавних морских катастроф, вызванных волнами-убийцами. Из 60 сверхкрупных судов, затонувших в период с 1969 по 1994 год, 22 грузовых судна длиной более 200 метров стали жертвами гигантских волн. Они проламывали главный грузовой люк и затапливали главный трюм. В этих кораблекрушениях погибло 542 человека. В большой опасности оказываются и нефтяники, так как добыча постепенно перемещается на океанский шельф, а при проектировании нынешних морских платформ и плавучих буровых существование гигантских волн-убийц явно не бралось в расчет.

В 2000 году Евросоюз инициировал запуск межнационального проекта по исследованию волн-убийц под названием MaxWave («Максимальная волна»). И вскоре при помощи двух спутников Европейское космическое агентство стало вести наблюдение за океаном. Лишь за первые три недели работы спутники зафиксировали с десяток волн-убийц высотой около 30 метров! Кроме того, выяснилось, что волны-убийцы возникают в океане раз в два дня. Понятно, что это средняя температура по больнице, но всё же это лучше, чем ничего. Или то, что было ранее. Например, анализ данных радаров нефтяной платформы Гома в Северном море показал, что за 12 лет в доступном поле обозрения было зафиксировано 466 волн-убийц. Устаревшие же теории волнообразования показывали, что в этом регионе появление волны-убийцы могло случиться раз в десять тысяч лет! Ничего себе, «погрешность»?

Вывод о том, что волны-убийцы встречаются в океане значительно чаще, чем это предполагалось ранее, к которому пришло Европейское космическое агентство (ESA) и подтвержденный независимыми измерениями волн вЮжной Атлантике, может в корне изменить подход к стандартам безопасности строительства и эксплуатации морских нефтяных платформ и танкеров. По мнению известного норвежского эксперта С. Хавера, высота волны-убийцы может на 10-20% превышать порог, заданный статистическими данными о волнении, который учитывается при строительстве нефтяных платформ. Еще более категорично высказался авторитетный британский эксперт в области судостроения Д. Фолкнер, утверждая, что часто используемые при постройке судов критерии экстремальной высоты линейной волны в 10,75 м и максимальной нагрузки в 26-60 кН/мм2 совершенно неадекватны и не обеспечивают безопасность на море в условиях воздействия катастрофических волн.

Практическая сторона исследования этого природного явления вполне очевидна. Изучение их свойств позволит внести корректировки в проекты строящихся морских лайнеров, что необходимо из-за все возрастающих аварий танкеров и вызываемых тем самым экологических бедствий. Если такие огромные волны существуют, то надо уметь им сопротивляться.

Но пока для морских судов эти волны продолжают представлять угрозу.

Волна (Wave, surge, sea) - образуется благодаря сцеплению частиц жидкости и воздуха; скользя по гладкой поверхности воды, поначалу воздух создаёт рябь, а уже затем, действует на ее наклонные поверхности, развивает постепенно волнение водной массы. Опыт показал, что водяные частицы не имеют поступательного движения; перемещается только вертикально. Морскими волнами называют движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Высшая точка волны называется гребнем или вершиной волны, а низшая точка - подошвой . Высотой волны называется расстояние от гребня до её подошвы, а длина это расстояние между двумя гребнями или подошвами. Время между двумя гребнями или подошвами называется периодом волны.

Основные причины возникновения

В среднем высота волны во время шторма в океане достигает 7-8 метров, обычно может растянуться в длину - до 150 метров и до 250метров во время шторма.

В большинстве случаев морские волны образуются ветром.Сила и размеры таких волн зависят от силы ветра, а так-же его продолжительности и «разгона» - длины пути, на котором ветер действует на водную поверхность. Иногда волны, которые обрушиваются на побережье, могут зарождаются за тысячи километров от берега. Но есть ещё много других факторов возникновения морских волн: это приливообразующие силы Луны, Солнца, колебания атмосферного давления, извержения подводных вулканов, подводных землетрясений, движением морских судов.

Волны, наблюдаемые и в других водных пространствах, могут быть двух родов:

1) Ветровые , созданные ветром, принимающие по прекращении действия ветра установившийся характер и называемые установившимися волнами, или зыбью; Ветровые волны создаются вследствие воздействия ветра (передвижение воздушных масс) на поверхность воды, то есть нагнетания. Причина колебательных движений волн становится легко понятна, если заметить воздействие того же ветра на поверхность пшеничного поля. Хорошо заметна непостоянность ветровых потоков, которые и создают волны.

2) Волны перемещения , или стоячие волны, образуются в результате сильных толчков на дне при землетрясениях или возбужденные, например, резким изменением давления атмосферы. Данные волны носят также название одиночных волн.

В отличие от приливов, отливов и течений волны в не перемещают массы воды. Волны идут, но вода остается на месте. Лодка, которая качается на волнах, не уплывает вместе с волной. Она сможет немного переместиться по наклонной, только благодаря силе земной гравитации. Частицы воды в волне движутся по кольцам. Чем дальше эти кольца от поверхности, тем меньше они становятся и, наконец, исчезают совсем. Находясь в субмарине на глубине 70-80 метров, вы не ощутите действие морских волн даже при самом сильном шторме на поверхности.

Виды морских волн

Волны могут проходить огромные расстояния, не изменяя формы и практически не теряя энергии, долго после того, как вызвавший их ветер утихнет. Разбиваясь о берег, морские волны высвобождают огрмную энергию, накопленную за время странствия. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными . Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными .

Низкие, широкие, закругленные волны вдали от берега называются зыбью. Волны заставляют частички воды описывать кружки, кольца. Размер колец уменьшается с глубиной. По мере приближения волны к покатому берегу частицы воды в ней описывают все более сплющенные овалы. Приближаясь к берегу, морские волны больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. На мелководье частицы воды больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. Мысы образованы из более твердой породы и разрушаются медленнее, чем соседние участки берега. Крутые, высокие морские волны подтачивают скалистые утесы у основания, образуя ниши. Утесы порой обрушиваются. Сглаженная волнами терраса - это все, что остается от разрушенных морем скал. Иногда вода поднимается по вертикальным трещинам в скале до вершины и вырывается на поверхность, образуя воронку. Разрушительная сила волн расширяет трещины в скале, образуя пещеры. Когда волны подтачивают скалу с двух сторон, пока не соединятся в проломе, образуются арки. Когда верх арки падает в море, остаются каменные столбы. Их основания подтачиваются, и столбы обрушиваются, образуя валуны. Галька и песок на пляже - это результат эрозии.

Деструктивные волны постепенно размывают берег и уносят песок и гальку с морских пляжей. Обрушивая всю тяжесть своей воды и смытого материала на склоны и обрывы, волны разрушают их поверхность. Они вжимают воду и воздух в каждую трещину, каждую расщелину, часто с энергией взрыва, постепенно разделяя и ослабляя скалы. Отколовшиеся обломки скал используются для дальнейшего разрушения. Даже самые твердые скалы постепенно уничтожаются, и суша на берегу изменяется под действием волн. Волны могут разрушать морской берег с поразительной быстротой. В графстве Линкольншир, в Англии, эрозия (разрушение) надвигается со скоростью 2 м в год. С 1870 г., когда был построен самый большой в США маяк на мысе Гаттерас, море смыло пляжи на 426 м в глубину побережья.

Цунами

Цунами - это волны огромной разрушительной силы. Они вызываются подводными землетрясениями или извержениями вулканов и могут пересекать океаны быстрее, чем реактивный самолет: 1000 км/ч. В глубоких водах они могут быть ниже одного метра, но, приближаясь к берегу, замедляют свой бег и вырастают до 30-50 метров, прежде чем обрушиться, затопляя берег и сметая все на своем пути. 90% всех зарегистрированных цунами отмечено в Тихом океане.

Наиболее распространённые причины.

Около 80% случаев зарождения цунами являются подводные землетрясения . При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: часть дна опускается, а часть приподнимается. На поверхности воды происходят колебательные движения по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, - среднему уровню моря, - и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции. Также, необходимо чтобы подводный толчок вошёл в резонанс с волновыми колебаниями.

Оползни . Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в ХХ веке (около 7 % всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень и он же генерирует волну. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 524 м. Подобного рода случаи достаточно редки и, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.

Вулканические извержения составляют примерно 5% всех случаев цунами. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. Классический пример - цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности более 5000 кораблей, погибло около 36 000 человек.

Признаки появления цунами.

• Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, которые находятся на берегу и не знающие об опасности , могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние - таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.
• Землетрясение . Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамоопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
• Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
• Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.

Волны-убийцы

Волны-убийцы (Блужда́ющие во́лны, волны-монстры, freak wave - аномальная волна) - гигантские волны, возникающие в океане, высотой более 30 метров, обладают несвойственным для морских волн поведением.

Еще каких-то 10-15 лет назад ученые считали истории моряков об исполинских волнах-убийцах, которые возникают из ниоткуда и топят корабли, всего лишь морским фольклором. Долгое время блуждающие волны считались выдумкой, так как они не укладывались ни в одну существовавшую на то время математические модели расчётов возникновения и их поведения, потому как волны высотой более 21 метра в океанах планеты Земля не могут существовать.

Одно из первых описаний волны-монстра относится к 1826 году. Её высота была более 25 метров и заметили её в Атлантическом океане недалеко от Бискайского залива. Этому сообщению никто не поверил. А в 1840 году мореплаватель Дюмон д"Юрвиль рискнул явиться на заседание Французского географического общества и заявить, что своими глазами видел 35-метровую волну. Присутствующие подняли его на смех. Но историй о громадных волнах-призраках, которые появлялись внезапно посреди океана даже при небольшом шторме, и своей крутизной походили на отвесные стены воды, становилось все больше.

Исторические свидетельства "волн-убийц"

Так, в 1933 году корабль ВМС США "Рамапо" попал в шторм в Тихом океане. Семь суток корабль бросало по волнам. А утром 7 февраля сзади внезапно подкрался невероятной высоты вал. Вначале судно швырнуло в глубокую пропасть, а потом подняло почти вертикально на гору пенящейся воды. Экипаж, которому посчастливилось выжить, зафиксировал высоту волны - 34 метра. Двигалась она со скоростью 23 м/сек, или 85 км/ч. Пока что это считается самой высокой когда-либо измеренной волной-убийцей.

Во время Второй мировой войны, в 1942 году, лайнер "Королева Мария" вез 16 тыс. американских военных из Нью-Йорка в Великобританию (между прочим, рекорд по количеству человек, перевозимых на одном судне). Неожиданно возникла 28-метровая волна. "Верхняя палуба была на обычной высоте, и вдруг - раз! - она резко ушла вниз", - вспоминал доктор Норвал Картер, находившийся на борту злополучного корабля. Корабль накренился под углом 53 градуса - если бы угол составил хотя бы на три градуса больше, гибель была бы неизбежной. История "Королевы Марии" легла в основу голливудского фильма "Посейдон".

Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метров, названная волной Дропнера. Проект "Максимальная волна" позволил по-новому посмотреть на причины гибели сухогрузов судов, которые перевозили контейнеры и другие немаловажные грузы. Дальнейшие исследования зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 20 метров. Новый проект получил название Wave Atlas (Атлас волн), в котором предусматривается составление всемирной карты наблюдавшихся волн-монстров и её последующую обработку и дополнение.

Причины возникновения

Существует несколько гипотез о причинах возникновения экстремальных волн. Многие из них лишены здравого смысла. Наиболее простые объяснения построены на анализе простой суперпозиции волн разной длины. Оценки, однако, показывают, что вероятность экстремальных волн в такой схеме оказывается слишком мала. Другая заслуживающая внимания гипотеза предполагает возможность фокусировки волновой энергии в некоторых структурах поверхностных течений. Эти структуры, однако, слишком специфичны для того, чтобы механизм фокусировки энергии мог объяснить систематическое возникновение экстремальных волн. Наиболее достоверное объяснение возникновения экстремальных волн должно основываться на внутренних механизмах нелинейных поверхностных волн без привлечения внешних факторов.

Интересно, что такие волны могут быть как гребнями, так и впадинами, что подтверждается очевидцами. Дальнейшее исследование привлекает эффекты нелинейности в ветровых волнах, способные приводить к образованию небольших групп волн (пакетов) или отдельных волн (солитонов), способных проходить большие расстояния без значительного изменения своей структуры. Подобные пакеты также неоднократно наблюдались на практике. Характерными особенностями таких групп волн, подтверждающими данную теорию, является то, что они движутся независимо от прочего волнения и имеют небольшую ширину (менее 1 км), причем высоты резко спадают по краям.

Впрочем, полностью прояснить природу аномальных волн пока не удалось.

Под морскими волнами понимают такую форму периодического, непрерывно меняющегося движения, при котором частицы воды совершают колебания около своего положения равновесия.

Морские волны классифицируются по различным признакам:

По происхождению выделяют следующие виды волн:

Ветровые, образующиеся под действием ветра,

Приливные, возникающие под действием притяжения Луны и Солнца,

Анемобарические, образующиеся при отклонении уровня поверхности моря от положения равновесия, происходящего под действием ветра и изменения атмосферного давления,

Сейсмические (цунами), возникающие в результате подводных землетрясений и извержения подводных или прибрежных вулканов,

Корабельные, образующиеся при движении судна.

По силам, стремящимся возвратить частицу воды в положение равновесия:

Капиллярные волны (рябь),

Гравитационные.

По действию силы после образования волны:

Свободные (действие силы прекратилось),

Вынужденные (действие силы не прекратилось.

По изменчивости элементов во времени:

Установившиеся (не изменяют своих элементов),

Неустановившиеся, развивающиеся, затухающие, (изменяющие свои элементы во времени).

По расположению в толще воды:

Поверхностные, возникающие на поверхности моря,

Внутренние, возникающие на глубине.

По форме:

Двухмерные, представляющие собой следующие друг за другом длинные параллельные валы,

Трехмерные, не образующие параллельных валов. Длина гребня соизмерима с длиной волны (ветровое волнение),

Уединенные (одиночные),имеющие только куполообразный гребень без подошвы волны.

По соотношению длины волны и глубины моря:

Короткие (длина волны значительно меньше глубины моря),

Длинные (длина волны значительно больше глубины моря).

По перемещению формы волны:

Поступательные, характеризующиеся видимым перемещением профиля волны Частицы воды движутся по круговым орбитам.

Стоячие (сейша), не перемещаются в пространстве. Частицы воды совершают движение только в вертикальном направлении. Сейши возникают тогда, когда уровень воды поднимается у одного края водоема и одновременно опускается у другого обычно после прекращения ветра.

В небольших бассейнах (в гавани, бухте и т. п.) сейша может возникать при прохождении судов.

Наиболее часто в морях и океанах судоводителям приходится встречаться с ветровыми волнами, которые вызывают качку судна, заливаемость палубы, уменьшают скорость хода, а при сильном шторме наносят повреждения, которые приводят к гибели судна.

Ветровое волнение подразделяется на три основных типа:

Ветровое – это волнение, которое образуется ветром, дующим в данном месте в данный момент. При ослаблении или полном прекращении ветра волнение переходит в зыбь.

Зыбь – это волнение, распространяющееся по инерции в виде свободных волн после ослабления или прекращения ветра. Зыбь, распространяющаяся при штиле, называется мертвой. Волны зыби обычно длиннее ветровых, более пологи и имеют почти симметричную форму. Направление зыби может отличаться от направления ветра и нередко зыбь распространяется навстречу ветру или под прямым углом к нему.

Прибой – это волны, образуемые ветровыми волнами или зыбью вблизи берегов. Распространяясь с глубокой воды открытого моря в сторону берега на мелководье, волны трансформируются. Трехмерные волны превращаются в двухмерные, имеющие вид длинных гребней, параллельных друг другу, Их высота, крутизна и разрушительная сила увеличиваются Сила удара прибойной волны может достигать 90 т/м 2 . В зоне прибоя возникают опрокидывающие и переворачивающие моменты, опасные для плавсредств.

Поэтому плавание в мелководной прибрежной зоне и высадка на берег здесь очень затруднительна, опасна, а иногда и невозможна.

Предупреждениями о подводных препятствиях могут служить буруны.

Бурун – это явление, когда волны опрокидываются и разбиваются над мелями, банками, рифами и другими повышениями дна.

Одной из разновидностей волн является толчея - это встреча волн с разных направлений, в результате чего они утрачивают определенное направление движения и представляют собой беспорядочные стоячие волны.

ВОЛНЫ В ОКЕАНЕ, возмущения физических параметров океана (плотности, давления, скорости, положения морской поверхности и др.) относительно некоторого среднего состояния, способные распространяться от места их возникновения или колебаться внутри ограниченной области. В физических задачах волновые движения в океане принято классифицировать по типу сил, ответственных за их возникновение и распространение. Выделяют пять основных типов волн в океане: акустические (звуковые), капиллярные, гравитационные, гироскопические (инерционные) и планетарные.

Акустические волны распространяются в океане благодаря сжимаемости воды. Скорость распространения волн (скорость звука) зависит от состояния воды (температуры, солёности), глубины океана и изменяется в пределах 1450-1540 м/с. Высокочастотные акустические волны (с частотами от единиц до десятков кГц) используются для гидроакустической связи и подводной локации, включающей в себя измерение глубин, определение параметров морской среды (в частности, измерение скоростей морских течений на основе эффекта Доплера), локацию скоплений морских животных, подводных судов и тому подобное. С эффектом подводного звукового канала связано явление сверхдальнего распространения звука, позволяющее использовать низкочастотные звуковые волны для дальней гидроакустической локации и диагностики крупномасштабной изменчивости океанской среды.

Капиллярные волны связаны с силой поверхностного натяжения воды, которая является преобладающей для достаточно коротких поверхностных волн. Характерная длина таких волн определяется отношением коэффициента поверхностного натяжения к ускорению свободного падения и составляет для чистой воды 1,73 см. Эти волны играют важную роль во взаимодействии океана и атмосферы, существенно влияя на тепло- и газообмен. Различные процессы в приповерхностном слое океана (течения, ветер, загрязнение морской поверхности) сильно изменяют поле капиллярных волн, а следовательно, и отражательные характеристики морской поверхности. Это явление широко используется при дистанционном зондировании океана: в задачах альтиметрии (определение формы поверхности океана со спутников), в задачах диагностики состояния морской поверхности (выяснение наличия и характера загрязнений, измерение характеристик приповерхностных течений, ветрового волнения и др.).

К поверхностным гравитационным волнам (смотри Волны на поверхности жидкости) относятся, прежде всего, ветровые волны, длины которых лежат в диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров, а амплитуды могут превышать 20 м. Существующие модели прогноза ветровых волн позволяют с высокой точностью предсказывать средние характеристики волнения (период, амплитуду), но не дают возможности прогнозировать редкие экстремальные события, например «волны-убийцы». Амплитуда таких волн более чем в четыре раза превышает среднюю амплитуду волнения, причём довольно часто «волны-убийцы» имеют вид ямы, а не гребня. Данное явление представляет серьёзную опасность для судоходства и морского строительства. Поверхностные гравитационные волны могут возбуждаться не только ветром, но и другими внешними воздействиями (землетрясениями, над- и подводными оползнями и др.). Изредка такие воздействия приводят к возникновению цунами, которые способны производить катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Важный случай гравитационных волн - приливные волны (смотри Приливы и отливы), возникающие вследствие периодического изменения притяжения Луны и Солнца в данной точке Земли, что приводит к периодическому (как правило, два раза в сутки) изменению уровня моря.

Внутренние гравитационные волны (смотри Внутренние волны) развиваются в толще океана благодаря её вертикальной стратификации (зависимости плотности воды от глубины). Характерная частота таких волн, так называемая частота плавучести или частота Брента - Вяйсяля, изменяется в очень широких пределах (от десятков секунд до десятков часов). Длины внутренних волн могут составлять от нескольких метров до сотен километров. Эти волны играют важную роль в вертикальном перемешивании вод и динамике крупномасштабных течений, существенно влияют на распространение звуковых волн в океане. Внутренние гравитационные волны могут представлять серьёзную опасность для подводного судоходства в областях их интенсивной генерации, вызванной особенностями рельефа, крупномасштабными течениями и тому подобное.

Гироскопические волны (инерционные волны) обусловлены силой Кориолиса. Минимальный период этих волн определяется географической широтой φ места и равен 12ч/sin φ, то есть составляет половину суток на полюсе и стремится к бесконечности на экваторе. В открытом море инерционные волны проявляются как инерционные колебания - почти не распространяющиеся в пространстве периодические колебания горизонтальной скорости течения, легко возбуждаемые ветром. Поскольку океан сильно стратифицирован по глубине, в нём чаще всего наблюдаются волны смешанного типа - гравитационно-гироскопические, в которых существенны вертикальные движения воды. Такие волны способны значительно влиять на вертикальное перемешивание верхнего слоя океана.

Планетарные волны (Россби волны) создаются изменчивостью параметра Кориолиса по широте, что приводит к возникновению возвращающей силы для движений, имеющих восточную составляющую. Характерный масштаб этих волн, так называемый масштаб Россби, может составлять сотни километров. С волнами Россби связывают синоптическую изменчивость океана и атмосферы и соответствующие динамические структуры - синоптические вихри в океане и атмосфере. Изменение глубины океана может создавать эффект, аналогичный переменному вращению. Возникающие вследствие этого волновые движения получили название топографических волн Россби.

Особый класс волновых движений в океане составляют краевые волны, возникающие в прибрежных областях (волны Пуанкаре, Кельвина). Их существование определяется наличием горизонтальной границы (берег, кромка океанского шельфа и т.п.), вдоль которой происходит распространение волн, в комбинации с другими физическими факторами, такими, как изменение глубины, вращение Земли, вертикальная стратификация, наличие вдольбереговых сдвиговых течений и др.

В природе, как правило, наблюдаются сложные смешанные типы волновых движений: гравитационно-капиллярные, гравитационно-гироскопические и др.

Лит.: LeBlond Р. Н., Mysak L. А. Waves in the ocean. Amst., 1978; Бреховских Л.М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М., 1982.