Математики показали, как мелководье может объяснить силу цунами

Хотя наблюдение за волнами — любимое занятие посетителей пляжей, немногие замечают, что происходит на мелководье.

Более пристальный взгляд математиков из Колорадского университета в Болдере привел к открытию взаимодействия океанических волн в форме X и Y, которые могут помочь объяснить, почему некоторые цунами приводят к столь масштабным разрушениям.

Профессор Марк Эбловиц и докторант Даглас Болдуин неоднократно наблюдали подобные взаимодействия волн в воде на сверхмалой глубине, по лодыжку, как в Nuevo Vallarta (Мексика), так и на венецианском пляже в Калифорнии — взаимодействия, которые считались очень редкими, но которые на самом деле происходят каждый день во время отлива. Ученые заметили, что одиночные прямые волны взаимодействуют друг с другом, формируя волны в форме X и Y, а также более сложные структуры, предсказанные математическими уравнениями, сказал Элбовиц.

Когда большинство океанских волн сталкивается, «высота взаимодействия» является суммой высот поступающих волн, сказал Болдуин. „Однако высоты волны, которые мы наблюдали в результате подобных взаимодействий, были намного большими, показывая, что на самом деле они нелинейны“.

Спутниковые наблюдения в 2011 году за цунами, произведенные разрушительным землетрясением, которое поразило Японию, показали, что волна была X-формы, созданная слиянием двух больших волн. „Это значительно увеличило разрушительную силу события“, сказал Эбловиц. „Если бы взаимодействия произошло бы на значительном удалении от берега, то разрушение, возможно, было бы еще более масштабным, поскольку возросла бы амплитуда. Не каждый цунами усиливается взаимодействующими волнами, но когда они действительно пересекаются, то сила их преумножается вследствие нелинейности“.

Эбловиц впервые наблюдал действие нелинейных волн в 2009 году, посетив Nuevo Vallarta, чуть к северу от Puerto Vallarta, со своей семьей. Он сделал сотни фотоснимков и видео специфических волн за последующие годы.

„В отличие от новейшей физики, эти взаимодействия можно видеть без дорогостоящего оборудования или многих лет обучения“, сказал Эбловиц. „Надо просто попасть на пляж предпочтительно у причала, за несколько часов до отлива и знать, что искать“.

Результаты исследования опубликованы в издании Physical Review E.

„Я не думаю, что в науке есть что-то приятнее, чем случайное открытие, прогнозирование чего-то , что вы еще не видели, и возможность увидеть то, что предсказано“, добавил в заключение Болдуин.

19.09.2012