В НИУ ВШЭ смоделировали возникновение «волн-убийц» в стоячих волнах
Исследователи НИУ ВШЭ в Нижнем Новгороде совместно с учеными из Австралии и Японии построили модель, объясняющую неожиданное появление аномально высоких волн на морской поверхности, которые приводят к трагическим последствиям.
Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters. Статья получила отметку «выбор редактора», демонстрирующую ее «особую важность, новизну и широту приложения». Исследование выполнено при поддержке Мегагранта правительства России в рамках нацпроекта «Наука и университеты» и гранта РФФИ.
Аномально высокие волны, которые также известны как волны-убийцы, возникают внезапно. Часто именно они становятся причиной трагических инцидентов с кораблями и платформами в открытом море, а также у берегов. В отличие от цунами, возникающих в результате подводных землетрясений или оползней, появление «волн-убийц» не связано с катастрофическими геофизическими событиями. Возникновение аномально высоких волн объясняют физическим механизмом самомодуляции, когда волны без каких-либо внешних воздействий собираются в короткие интенсивные группы, что и приводит к появлению волн неожиданно большой высоты.
Среди пионеров изучения самомодуляции и самофокусировки волн в 1960-х годах были ученые «горьковской школы», сегодня открытые ими эффекты широко используются в современной физике. Результаты нового исследования существенно обобщают область применимости разработанной ранее теории самомодуляции волн, включая аналитические решения – прототипы «волн-убийц». На основе лабораторных экспериментов и прямого численного моделирования исследователи демонстрируют, что встречные волны не ослабляют нарастания «волны-убийцы». Исследование показало, что такие волны могут возникать в полях стоячих волн, которые образуются из-за отражения бегущих к берегу волн от преград: стационарных конструкций, крутых утесов и берегов.
Экспериментальная часть выполнялась в лаборатории Сиднейского университета в специально оборудованном волновом лотке, оснащенном волнопродуктором. Первая последовательность волн, создаваемая подвижной стенкой, пробегала лоток и после отражения от противоположной стенки встречалась со второй последовательностью генерируемых волн. Вторая последовательность содержала затравочное возмущение, по мере движения оно вырастало в короткую группу, содержащую очень высокие волны. Численное моделирование проводилось в рамках полных уравнений гидродинамики, а также в рамках упрощенных, но описывающих ключевые эффекты уравнений. Это позволило промоделировать эволюцию волн на расстояниях, превышающих возможности существующих в мире лабораторных установок.
«Полученный результат достигнут благодаря многолетнему сотрудничеству интернациональных групп. То, что предсказывают приближенные теоретические модели, мы смогли смоделировать на поверхности воды в реалистичных для моря условиях. Предполагаем, что обнаруженный эффект может иметь общий для других физических сред характер», — комментирует один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории динамических систем и приложений сотрудник Алексей Слюняев. Ученые планируют продолжить исследования родственных эффектов в более сложных волновых конфигурациях (скрещенных волновых систем, волн с разными длинами и иных).
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно