Μια νέα θεωρία για τα γιγάντια κύματα-τέρατα μπορεί να σώσει πλοία και ανθρώπους

Οι φυσικοί έχουν βρει μια εξήγηση για τα γιγάντια κύματα στον ωκεανό και ελπίζουν ότι η θεωρία τους θα οδηγήσει σε συστήματα για να ειδοποιούνται πλοία και να σώζονται ζωές. «Μια συσκευή στο κατάρτι ενός πλοίου αναλύοντας την επιφάνεια της θάλασσας θα μπορούσε ίσως να δώσει προειδοποίηση ενός λεπτού σιγή ότι αναπτύσσεται ένα γιγάντιο κύμα», δήλωσε ο καθηγητής Nail Akhmediev, επικεφαλής της έρευνας στο Τμήμα Ερευνών της Φυσικής και Μηχανικής. «Ακόμα και δευτερόλεπτα θα μπορούσαν να είναι αρκετά για να σωθούν ζωές».

Τα γιγάντια κύματα του ωκεανού, γνωστά και ως κύματα-τέρατα, αναπτύσσονται φαινομενικά από το πουθενά κατά τη διάρκεια περίπου ενός λεπτού και αυξάνονται μέχρι και 40 μέτρα ύψος, πριν εξαφανιστούν τόσο γρήγορα όσο εμφανίστηκαν. Τα πλοία που έχουν την ατυχία να είναι εκεί όπου εμφανίζονται κύματα-τέρατα μπορεί να ανατραπούν ή να υποστούν σοβαρή ζημιά, όπως συνέβη στη Μεσόγειο Θάλασσα στο κυπριακό πλοίο Louis Majesty, το οποίο το 2010 χτυπήθηκε από ένα κύμα-τέρας, το πέρασμα του οποίου άφησε δύο επιβάτες νεκρούς και δεκατέσσερις τραυματίες.

Η έρευνα του καθηγητή Akhmediev και της ομάδας στη Σχολής Έρευνας Φυσικήςκαι Μηχανικής, στο ANU, με τονDr Adrian Ankiewich και τον υποψήφιο διδάκτορας Amdad Chowdury, δημοσιεύθηκε στο Proceedings of Royal Society Α.

Ο καθηγητής Akhmediev είπε ότι υπάρχουν περίπου 10 γιγάντια κύματα στους ωκεανούς του κόσμου, ανά πάσα στιγμή. «Τα στοιχεία από σημαντήρες και δορυφόρους σε όλο τον κόσμο συλλέγονται ήδη και αναλύονται. Σε συνδυασμό με τις παρατηρήσεις του «περιβάλλοντα» ωκεανού από το πλοίο, θα μπορούσε να υπάρξουν αρκετές πληροφορίες για να προβλεφτούν τα κύματα τέρατα», δήλωσε ο καθηγητής Akhmediev.

Η θεωρία μπορεί επίσης να εξηγήσει κύματα-τέρατα που απομκρύνουν τους ανθρώπους από τις παραλίες, καθώς τα γιγάντια κύματα μπορεί μερικές φορές να μετατραπούν σε ταξιδεύοντα κύματα γνωστά ως σολιτόνια, που ταξιδεύουν στον ωκεανό σαν μίνι τσουνάμι, μέχρι να χτυπήσουν την ακτογραμμή. Η θεωρία του καθηγητή Akhmediev εφαρμόζεται επίσης και σε άλλα χαοτικά φαινόμενα, όπως φως που ταξιδεύει σε οπτικές ίνες, άτομα που παγιδεύθηκαν σε ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein και η ιονόσφαιρα στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το γιγάντιο κύμα είναι μια ειδική λύση της μη γραμμικής εξίσωσης Schrödinger, η οποία εντοπίζεται στο χρόνο και στο χώρο. Οι λύσεις παράγονται με την προσθήκη όρων για την κάλυψη της διασποράς στην μη-γραμμική εξίσωση Schrödinger, σχηματίζοντας τις εξισώσεις Hirota. Ο καθηγητής Akhmediev είπε ότι το επόμενο σχεδιάζει να προσθέσει περισσότερους όρους για να αιτιολογήσει την επίδραση του ανέμου στα κύματα.

Πηγή: Australian National University

Περισσότερα στην εργασία: Moving breathers and breather-to-soliton conversions for the Hirota equation, Proceedings of Royal Society Α, Published 29 July 2015