Суперволны-убийцы: наблюдение бризера высшего порядка в водных волнах А. Шабчуб, Н. Хоффманн, М. Онорато и Н. Ахмедиев Физ. Версия X 2 , 011015 – опубликовано 29 марта 2012 г.
АБСТРАКТНЫЙ
В водоволновом резервуаре впервые наблюдаются суперволны-убийцы с амплитудой, до 5 раз превышающей фоновую величину. Нелинейная фокусировка амплитуды локальной волны происходит согласно бризерному решению высшего порядка нелинейного волнового уравнения. Настоящий результат показывает, что волны-убийцы могут возникать и в очень спокойном и, казалось бы, безопасном состоянии моря. Мы ожидаем, что результат окажет существенное влияние на исследования экстремальных океанских волн и положит начало соответствующим исследованиям в других дисциплинах, связанных с волнами в средах с нелинейной дисперсией, таких как оптика, физика плазмы и сверхтекучесть.
Океанские волны-убийцы — это относительно большие поверхностные волны, которые спонтанно возникают далеко в море. Они могут внезапно развиться из очень спокойного и, казалось бы, безопасного состояния моря, нанести серьезный ущерб судам или морским сооружениям, а затем бесследно исчезнуть. Откуда взялись эти очевидные аномалии, до сих пор остается загадкой для ученых. Простая теоретическая модель для описания эволюции этих волн представляет собой нелинейное уравнение Шрёдингера. Это уравнение из-за своей нелинейности имеет набор иерархически упорядоченных решений, известных как рациональные бризеры, или развивающиеся солитоны, растущие из небольшого локализованного волнового возмущения и усиливающие его. Недавно мы создали рациональный бризер низшего порядка, также известный как солитон Перегрина, в резервуаре с водой лабораторного масштаба. Тогда оставался один открытый вопрос: могут ли в таком резервуаре с водой генерироваться сильно усиливающиеся бризеры более высокого порядка, или сверхволны-убийцы? В этой статье мы объединяем эксперимент с теорией, чтобы показать, что ответ — утвердительное «да».
Чтобы сгенерировать эти решения в резервуаре с открытой водой, мы начинаем с несущей волны, которая является аналогом устойчивых небольших океанских волн в волновом резервуаре. Математические начальные условия, описывающие небольшие локализованные возмущения для генерации бризеров более высокого порядка, точно моделируются с помощью управляемой компьютером лопасти, а поэтапные эксперименты тщательно планируются для устранения артефактов или обхода ограничений, налагаемых ограниченным размером резервуара. Действительно, большие локализованные волны с коэффициентом усиления 5 — суперволны-убийцы в этой лабораторной обстановке — вырастают из небольшого возмущения способом, предсказываемым уравнением.
Мы считаем, что наша работа не только предлагает легкодоступную платформу для изучения экстремальной динамики водных волн, но также может стимулировать аналогичные экспериментальные исследования решений бризеров высокого порядка в других областях, таких как оптика, физика плазмы и сверхтекучесть, где правит нелинейная динамика.
Экспериментальная демонстрация генерации и деструктивного воздействия волны-убийцы в волновом бассейне (видео, ради которого и опубликован пост)
https://ru.wikipedia..._Rogue_Wave.ogv
Сообщение отредактировал Aleksk: 04 ноября 2023 - 15:35
