В большинстве случаев морские волны не разбиваются до тех пор, пока не достигнут берега. Только при сильном ветре на протяжении шторма таковой процесс, сопровождающийся возникновением на волнах так называемых барашков характерного белого цвета, может происходить и в открытом море. Но кроме того при отсутствии для того чтобы ветра разрушение гармонической волны вероятно за счёт модуляционной неустойчивости.
В то время, когда гребень волны начинает отрываться от неё самой, её энергия рассеивается. Но не совсем в том месте, где вы, быть может, поразмыслили. (Фото CleanBiz Asia ЛТД.)Что это за зверь?
В начале развития неустойчивости волна разбивается на отдельные волновые пакеты. В силу некоей сколь угодно малой случайности в стартовых условиях они имеют разную энергию, другими словами благодаря нелинейности располагают чуть различной групповой скоростью распространения.
Пакеты с меньшей скоростью поглощают энергию сталкивающихся с ними более стремительных пакетов, что ведет к систематическому нарастанию их энергии. Ну а последнее приводит к дальнейшему замедлению для того чтобы пакета, и это повышает частоту коллизий с стремительными пакетами. И без того потом, пока энергия пакета не достигнет максимума, а скорость не упадёт до минимума.
Не смотря на то, что понятие модуляционной неустойчивости было создано не для морских волн, в целом обстановка в том месте такая же: 13% волн из-за обрисованного процесса всегда разбиваются в море (барашек).Куда девается энергия волны, в то время, когда она разбивается?
Вопрос не праздный: единичная волна может иметь киловатты энергии, и в то время, когда на её поверхности появляется белый барашек, эта силища как словно бы испаряется. Годами ответ на данный вопрос казался очевидным: энергия возвращается в море.
Дабы обсчитать данный процесс, употреблялось нелинейное уравнение Шрёдингера. Увы, оно потребовало принятия нескольких допущений: к примеру, вязкость воды условно приравнивалась к нулю (игнорируется), то же самое с формированием водоворотов. Помимо этого (не смейтесь), считалось, что между воздухом и водой при исчезновении волны ничего не происходит. Ясно, что так возможно было взять лишь решения, в которых волновая энергия воздуху не передавалась вовсе.
Дабы легко приблизить процесс к настоящему миру, физики применили уравнения Навье Стокса. Эта совокупность принимает к сведенью все опущенные нелинейным уравнением Шрёдингера подробности и оттого требует для обсчёта отдельных процессов не мин. машинного времени, а недель. Причём на одну-единственную симуляцию разрушения волны при утрата ею скорости.Упрочнения моделистов были вознаграждены сторицей.
Оказалось, что прямо перед собственным разрушением волна набирает скорость и её гребень делается острым, а после этого обрывается, формируя за собой вихрь: как в чашке, в то время, когда вы через чур очень сильно размешиваете сахар ложкой. Когда вихрь касается поверхности воды, он порождает поворачивающийся в обратном направлении противоположный вихрь. В данной вихревой пары замкнут воздушное пространство, что после этого вместе с вихрями поднимается в воздух, унося бóльшую часть энергии волны.Да-да, вы не ослышались: главная часть а вдруг быть правильным, три четверти энергии таковой волны-с-барашком уходит не в воду, которой достаётся всего четверть, а в атмосферу!
Учитывая, что энергия таковой волны большое количество больше средней (благо волны с барашками именно заимствуют собственную энергию у середняков), обращение возможно вести о киловаттах с каждой волны. В глобальном же масштабе давайте-ка посчитаем количество волн в Мировом океане перед нами один из наибольших энергоисточников, подпитывающих атмосферные процессы. А ведь когда-то в юные годы нам говорили, что именно атмосферные процессы являются главным источником волн…
Последовательность формирования пары вихрей в воздухе над волной (иллюстрация A. Iafrati et al.).Практически же гидросфера, наоборот, сбрасывает избытки энергии в воздушный океан. Один из авторов изучения, Александер Бабанин из Суинбёрнского технологического университета (Австралия), подчеркивает: Последствия сотрудничества между воздухом и водой в том же климатическом и погодном моделировании очень значимы, но широкомасштабные симуляции для того чтобы рода по большому счету не отображают волн. Вместо этого для определения сотрудничества гидро- и воздухи применяют скорость ветра.
Но это может внести неточности на много процентов, уверен учёный. Само собой, в итоге не учитывается огромная энергия, коей атмосферная динамика обязана процессу разрушения волн. Конечно, такие модели часто не в состоянии обеспечить не только конкретное действенное предсказание массы климатических процессов, но кроме того и неспециализированное познание подробностей.Авторы работы совершили опыт в лабораторных условиях и, применив цветные частицы, окрашивающие дым над маленькими волнами, вправду зарегистрировали предсказанный расчётом вихрь (обрисовывающая опыт публикация подготавливается к печати).
Однако, несмотря кроме того на умелое подтверждение, прямо на данный момент понимания этого механизма не хватает для усовершенствования текущих климатических моделей, создававшихся годами и десятилетиями. Пригодится множество дополнительных упрочнений по отработке симуляции массовых процессов для того чтобы рода, протекающих в океанах и морях.
Но сейчас мы хотя бы знаем, что Почва климатически намного сложнее, чем принято думать, а познание собственного незнания, как бы это очевидно ни звучало, совсем нужный шаг на встречу к знанию. Источник: physicsworld.com/