Αδίστακτα κύματα: Υπάρχει, πλέον, απάντηση για την προέλευσή τους

Όπως οι γοργόνες, το κράκεν κι άλλα θαλάσσια πλάσματα, τα θεόρατα θαλάσσια κύματα θεωρούνταν κι αυτά μύθοι. Αυτά τα κύματα δεν αφήνουν ίχνη πίσω τους, κάνοντάς τα να μοιάζουν προερχόμενα από το πουθενά. Όμως, ένα τέτοιο κύμα άφησε πίσω του κάποια χρήσιμα ίχνη για τους επιστήμονες. Την 1η Ιανουαρίου 1995, ένα τεράστιο κύμα ύψους 80 ποδιών χτύπησε την πλατφόρμα φυσικού αερίου του Ντάουνπιρ στην Βόρεια Θάλασσα. Αυτό το «Κύμα Ντάουνπιρ», όπως έμεινε γνωστό, έφερε με τόση δύναμη παγωμένο θαλασσινό νερό πάνω στην πλατφόρμα, που μετακίνησε βαρύ εξοπλισμό και στράβωσε τα ατσάλινα προστατευτικά κιγκλιδώματα.

«Τελικά, επιβεβαιώνονται τα όσα έλεγαν οι ναυτικοί εδώ κι αιώνες», δήλωσε ο Φραντσέσκο Φέντελε, μηχανικός κυμάτων του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια των ΗΠΑ. «Αναφερόντουσαν πάντα σε αυτά τα κύματα, που εμφανίζονται ξαφνικά και είναι πολύ μεγάλα. Ωστόσο, για πολύ καιρό, εμείς τα θεωρούσαμε μύθους όλα αυτά».

Ο Φέντελε είναι επίσης συγγραφέας μιας μελέτης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό ”Scientific Reports” και δίνει απάντηση στην προέλευση αυτών των θρυλικών θαλάσσιων ανωμαλιών. Τα αδίστακτα κύματα δεν αποτελούν εξαίρεση στους κανόνες της Φυσικής. Αντιθέτως, είναι αποτέλεσμα της εφαρμογής αυτών των κανόνων.

Ο ρόλος της διαμορφωτικής αστάθειας

Η επικρατούσα θεωρία για την δημιουργία αυτών των κυμάτων αναφέρεται σε ένα συγκεκριμένο φαινόμενο. Αυτό είναι η διαμορφωτική αστάθεια. Είναι μια διαδικασία, όπου οι μικρές αλλαγές στον χρόνο και στον χώρο ανάμεσα στα κύματα προκαλούν συγχώνευση ενέργειας σε ένα κύμα. Αυτό το μοτίβο οδηγεί τελικά ένα κύμα στο να μεγαλώσει περισσότερο από τα άλλα.

Σύμφωνα με τον Φέντελε, η διαμορφωτική αστάθεια «είναι περισσότερο ακριβής, όταν τα κύματα περιορίζονται σε κανάλια, όπως σε εργαστηριακά πειράματα, όπου η ενέργεια κατευθύνεται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Στον ανοιχτό ωκεανό, όμως, η ενέργεια μπορεί να εξαπλωθεί προς διάφορες κατευθύνσεις».

Ο συνδυασμός δυνάμεων

Σε αυτή την νέα μελέτη, ο Φέντελε και η υπόλοιπη ομάδα αναλύουν ένα τεράστιο αριθμό δεδομένων από 27.500 καταγραφές κυμάτων, τα οποία συγκεντρώνονταν για πάνω από 18 χρόνια στην Βόρεια Θάλασσα. Σε κάθε τέτοια καταγραφή, υπήρχαν 30 λεπτά κυματικής δραστηριότητας, με μετρήσεις ύψους, συχνότητας και κατεύθυνσης των κυμάτων.

Τα όσα αποκαλύφθηκαν από όλη αυτήν την προσπάθεια κλονίζουν κάποιες μακρόχρονες πεποιθήσεις για τα αδίστακτα κύματα. Για την δημιουργία τους, δεν απαιτείται μια ασυνήθιστη δύναμη, αλλά ένας σωστός συνδυασμός όλων των γνωστών. «Τα αδίστακτα κύματα των ωκεανών ακολουθούν τους νόμους της φύσης. Δεν γίνεται κάποια εξαίρεση σε αυτά», είπε ο Φέντελε. «Μέχρι στιγμής, αυτή είναι η πιο καθοριστική απόδειξη στον πραγματικό κόσμο».

Τα δεδομένα από την Βόρεια Θάλασσα δεν έδωσαν κάποια απόδειξη διαμορφωτικής αστάθειας στα αδίστακτα κύματα. Αντί για αυτό, η ομάδα βρήκε, ότι τα μεγαλύτερα κύματα είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα δύο απλούστερων παραγόντων.

Ο πρώτος παράγοντας είναι η γραμμική συγκέντρωση. Αυτή συμβαίνει, όταν κύματα, που κινούνται σε διαφορετικές ταχύτητες και κατευθύνσεις, ενώνονται στον ίδιο τόπο και χρόνο. Τα κύματα αυτά γίνονται ένα και δημιουργούν μια ψηλότερη κορυφή (το πιο ψηλό σημείο ενός κύματος) από την συνηθισμένη.

Ο δεύτερος είναι οι οριακές μη γραμμικότητες. Αυτές συμβαίνουν, όταν οι επιδράσεις από την φύση καθορίζουν το σχήμα ενός κύματος. Αυτές καθιστούν την κορυφή απότομη και ψηλότερη, ενώ κάνουν πιο επίπεδο το χαμηλότερο σημείο των κυμάτων ταυτόγχρονα. Έτσι, δημιουργούνται πολύ μεγάλα κύματα.

Όταν αυτές οι δύο συνήθειες των κυμάτων ενώνονται, ένα πολύ μεγάλο κύμα είναι το αποτέλεσμα. Η μη γραμμική φύση των κυμάτων του ωκεανού δίνει μια επιπλέον ώθηση, βοηθώντας τα να μεγαλώσουν περισσότερο.

«Ανήκουν στην γλώσσα του ωκεανού»

Από την στιγμή, που δεν είναι μύθοι ή θεωρίες, τα αδίστακτα κύματα αποτελούν πραγματικό κίνδυνο για πλοία και παράκτιες δομές. Ακόμα και τώρα, όμως, τα μετωρολογικά μοντέλα αντιμετωπίζουν τα συγκεκριμένα κύματα ως κάτι το απροσδόκητο, σύμφωνα με τον Φέντελε. Το να αλλάξει αυτό είναι σημαντικό για μεγαλύτερη ασφάλεια. «Είναι ακραία, αλλά μπορούν να εξηγηθούν». είπε. «Είναι θεμελιώδες για την ασφάλεια στην ναυσιπλοΐα, σε δομές κοντά στην ακτή και σε πλατφόρμες πετρελαίου. Πρέπει να έχουν σχεδιαστεί, ώστε να προβλέπουν αυτά τα φαινόμενα».

Παράλληλα, η ομάδα χρησιμοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη, ώστε να εξετάσει χρήσιμα δεδομένα και να εκπαιδεύσει τους αλγορίθμους να εντοπίζουν τους παραμικρούς συνδυασμούς ύψους, κατεύθυνσης και χρόνου, που προηγούνται τέτοιων κυμάτων. Ο στόχος των μελών της είναι να δώσουν στους μετεωρολόγους χρήσιμα εργαλεία πρόβλεψης για το πότε θα χτυπήσει ένα αδίστακτο κύμα.

Ενώ τα περιστρεφόμενα κύματα του ωκεανού είναι κάτι το σπάνιο, ακραία κύματα, όπως είναι τα αδίστακτα, μπορούν να ακολουθήσουν ένα γνώριμο μοτίβο, που μπορεί να βοηθήσει τους μετεωρολόγους. Κάθε αδίστακτο κύμα έχει ένα 《αποτύπωμα》 στην μορφή μιας δομημένης ομάδας κυμάτων, πριν και μετά την κορύφωση, που δείχνει την δημιουργία τους σε πρώτη φάση.

«Τα ακραία κύματα είναι απλώς, μια άσχημη μέρα στην θάλασσα», τονίζει ο Φέντελε. «Είναι ακραία φαινόμενα, αλλά ανήκουν κι αυτά στην γλώσσα των ωκεανού. Πλέον, εμείς μαθαίνουμε να την κατανοούμε».

Επιμέλεια: Σταύρος Μαρινόπουλος

Πηγή: Popular Science