Χρήση φωτός για την κατανόηση των απατεώνων κυμάτων

Ένα αδίστακτο κύμα εκτιμάται στα 18,3 μέτρα (60 πόδια) στο Ρεύμα του Κόλπου στα ανοιχτά του Τσάρλεστον, S.C. Εκείνη την εποχή, οι επιφανειακοί άνεμοι ήταν ελαφροί με ένταση 15 κόμβων. Το κύμα απομακρυνόταν από το πλοίο αφού έπεσε πάνω του λίγες στιγμές πριν τραβήξει αυτή τη φωτογραφία. Εικόνα και λεζάντα μέσω NOAA.

Ένα αδίστακτο κύμα εκτιμάται στα 18,3 μέτρα (60 πόδια) στο Ρεύμα του Κόλπου στα ανοιχτά του Τσάρλεστον, S.C. Εκείνη την εποχή, οι επιφανειακοί άνεμοι ήταν ελαφροί με ένταση 15 κόμβων. Το κύμα απομακρυνόταν από το πλοίο αφού έπεσε πάνω του λίγες στιγμές πριν τραβήξει αυτή τη φωτογραφία. Εικόνα και λεζάντα μέσωNOAA.

Ένα πλοίο κατεστραμμένο από ένα αδίστακτο κύμα. Εικόνα μέσω H.Gunther και W.Rosenthal

Φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε μια καταιγίδα όπου το μέσο κύμα είναι 20 πόδια (6 μέτρα) ύψος. Ξαφνικά, εμφανίζεται ένα κύμα ύψους 100 ποδιών (30 μέτρων). Ένα ξαφνικό, απροσδόκητο κύμα που μπορεί να βυθίσει ακόμη και μεγάλα πλοία και είναι ένα παράδειγμααδίστακτο κύμαΤο Τα αδίστακτα κύματα δεν είναι τσουνάμι, που προκαλούνται από υποθαλάσσιους σεισμούς. Φαίνονται να εμφανίζονται από το πουθενά, τόσο σε ήρεμη όσο και σε θαλασσοταραχή. Επειδή η διαδικασία που τα σχηματίζει δεν είναι καλά κατανοητή, τα αδίστακτα κύματα μπορούν να αιφνιδιάσουν τα πλοία.

Και γι' αυτό μπορεί να είναι επικίνδυνα για όλα τα είδη πλοίων, συμπεριλαμβανομένων των κρουαζιερόπλοιων.

Το να εντοπίσεις ένα κύμα απατεώνων για να το μελετήσεις επιστημονικά είναι επίσης δύσκολο και επικίνδυνο. Έτσι, οι ερευνητές έχουν βρει έναν άλλο τρόπο για να μελετήσουν αυτά τα κύματα. Χρησιμοποιώντας φως αντί για νερό, είναι δυνατό να δημιουργήσετε μια μικρή κλίμακαοπτική έκδοσηενός αδίστακτου κύματος στο εργαστήριο.

Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει αδίστακτα κύματα φτιαγμένα από φως σε οπτικές ίνες, φωτονικούς κρυστάλλους και άλλα οπτικά συστήματα. Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Strathclyde στη Γλασκώβη της Σκωτίας, πρότεινε έναν νέο τρόπο παραγωγής οπτικών αδίστακτων κυμάτων σε έναν δισδιάστατο χώρο. Η δουλειά τους δημοσιεύεται σε πρόσφατο τεύχος του Physical Review Letters. Ένας από τους ερευνητές, ο Gian-Luca Oppo, είπε στο αδήλωση:

Κατανοώντας τον μηχανισμό για τη δημιουργία αδίστακτων κυμάτων, μπορούμε να επινοήσουμε μεθόδους για τον εντοπισμό των προδρόμου τους…



Γνωρίζοντας πού υπάρχει μεγάλη πιθανότητα εμφάνισης απατεώνων κυμάτων, τα πλοία μπορούν να αλλάξουν πορεία για να αποφύγουν καταστροφικά γεγονότα.

Ένα οπτικό αδίστακτο κύμα με κορυφή που είναι 27 φορές η μέση διακύμανση από τη μέση ένταση. Η κορυφή σχηματίζεται από πολλαπλές οπτικές δίνες που συγκρούονται μεταξύ τους. Πίστωση: Gibson, et al. ©2016 American Physical Society. Μέσω Phys.org.

Ένα οπτικό αδίστακτο κύμα με κορυφή που είναι 27 φορές μεγαλύτερη από τη μέση διακύμανση από τη μέση ένταση. Σε αυτή την περίπτωση, η κορυφή σχηματίζεται από πολλαπλές οπτικές δίνες που συγκρούονται μεταξύ τους. Εικόνα μέσω Gibson, et al, viaPhys.org.

Ο Oppo και η ομάδα ερευνητών του μιλούν γιασυγκρούσεις πολλαπλών δινώνδημιουργώντας αδίστακτα κύματα. Περιγραφή της νέας έρευναςστο Phys.orgείπε:

Στον νέο προτεινόμενο μηχανισμό, τα οπτικά αδίστακτα κύματα θα μπορούσαν να σχηματιστούν από μια ακολουθία γεγονότων που ξεκινά με μια μικρή αστάθεια στο κανονικό μοτίβο κυμάτων.

Αυτή η αστάθεια του σχεδίου οδηγεί πρώτα σε μια αστάθεια φάσης (τα σχήματα των κυμάτων αρχίζουν να αλλάζουν), η οποία στη συνέχεια οδηγεί σε μια αστάθεια πλάτους (τα ύψη των κυμάτων αρχίζουν να αλλάζουν), η οποία τελικά δημιουργεί στροβιλιζόμενες δίνες.

Εάν υπάρχουν αρκετές δίνες, τότε μπορεί να συμβούν συγκρούσεις πολλαπλών στροβίλων και να προκληθεί μια μεγάλη, βραχύβια ακίδα - το οπτικό ισοδύναμο ενός απατεώνων κύματος.

Προβολή μεγαλύτερη. | Εμπορικό πλοίο σε πυκνή θάλασσα καθώς ένα τεράστιο κύμα πλανάται μπροστά. Φωτογραφία που τραβήχτηκε στον Βισκαϊκό Κόλπο κοντά στην καμπύλη των 100 βαθμών, ανοιχτά της Γαλλίας, περίπου. 1940. Τεράστια κύματα είναι συνηθισμένα κοντά στη γραμμή 100 φθορών του Βισκαϊκού Κόλπου. Δημοσιεύθηκε το φθινόπωρο του 1993 στο τεύχος του Mariner

Προβολή μεγαλύτερη.| Εμπορικό πλοίο σε πυκνή θάλασσα καθώς ένα τεράστιο κύμα πλανάται μπροστά. Φωτογραφία που τραβήχτηκε στον Βισκαϊκό Κόλπο κοντά στην καμπύλη των 100 φθορών, ανοιχτά της Γαλλίας, το 1940. Τεράστια κύματα είναι συνηθισμένα κοντά στη γραμμή 100 φθορών του Βισκαϊκού Κόλπου. Αυτή η εικόνα δημοσιεύτηκε στο τεύχος του Mariner's Weather Log το φθινόπωρο του 1993. Εικόνα μέσωWikimedia Commons.

Τα αδίστακτα κύματα ήταν το υλικό των ψηλών παραμυθιών των ναυτικών μέχρι που ένα κύμα 85 ποδιών (26 μέτρων) έσπασε πάνω από μια πλατφόρμα πετρελαίου στη Βόρεια Θάλασσα το 1995.

Από τότε, οι επιστήμονες προσπάθησαν να καταλάβουν πώς μπορούν να προκύψουν τεράστια αδίστακτα κύματα από τις ασταθείς αλληλεπιδράσεις μικρότερων κυμάτων σε μια ταραγμένη θάλασσα.

Στο παρακάτω βίντεο, το CBS News αναφέρει ένα μεγάλο κύμα που έπληξε το κρουαζιερόπλοιο Louis Majesty το 2010, σκοτώνοντας δύο επιβάτες και τραυματίζοντας 14.

Κατώτατη γραμμή: Οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν τα αδίστακτα κύματα - τεράστια, απροσδόκητα κύματα που μπορούν να βλάψουν τα πλοία - μελετώντας τα στο εργαστήριο.

Διαβάστε περισσότερα για τον άνεμο, τα φουσκώματα και τα αδίστακτα κύματα από το NOAA