Υπάρχουν περισσότερα στα κύματα του ωκεανού από το να κυλιούνται και να σπάνε. Τα περισσότερα κύματα δεν είναι μονής κατεύθυνσης. δεν κινούνται μόνο σε ένα δισδιάστατο επίπεδο, όπως περιγράφεται σε πολλά τρέχοντα μοντέλα. Οι επιστήμονες που μελετούν τις τρισδιάστατες ιδιότητες των κυμάτων παρατήρησαν ότι τα κύματα που κινούνται σε περισσότερες από μία κατευθύνσεις ταυτόχρονα μπορούν να αυξηθούν δύο φορές πιο απότομα πριν σπάσουν και ακόμη και να φτάσουν σε ύψη που είναι τέσσερις φορές πιο απότομα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Αυτά τα κύματα συνεχίζουν ακόμη και να γίνονται πιο απότομα μετά το σπάσιμο, όταν τα κύματα συνήθως τείνουν να διαλύονται. Τα ευρήματα περιγράφονται στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 18 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Φύση.
Διασχίζουν θάλασσες
Μας κατανόηση του πώς σπάνε τα κύματα ήταν κυρίως μοντέλα μονοκατευθυντικών κυμάτων. Κυλούν προς τα έξω, σχηματίζουν μια κορυφή και μετά σπάνε. Ωστόσο, ωκεάνια κύματα μπορούν πραγματικά να ταξιδέψουν σε πολλές κατευθύνσεις και σπάνια μπορούν να χωρέσουν σε αυτό το απλοποιημένο δισδιάστατο μοντέλο.
[Related: Huge 60-foot-tall buoy uses ocean waves to create clean energy.]
«Είτε το θέλουμε είτε όχι, τα κύματα του νερού είναι πιο συχνά τρισδιάστατα παρά δισδιάστατα στον πραγματικό κόσμο», δήλωσε ο Frederic Dias, συν-συγγραφέας της μελέτης και μαθηματικός από το University College του Δουβλίνου και το ENS Paris-Saclay. είπε σε δήλωση. “Στο 3D, υπάρχουν περισσότεροι τρόποι με τους οποίους τα κύματα μπορούν να σπάσουν.”
τρισδιάστατα κύματα του ωκεανού έχουν πιο σύνθετες κινήσεις. Σχηματίζονται όταν όλα τα κύματα έρχονται από διαφορετικές κατευθύνσεις και πυροβολούν κάθετα αντί να είναι αποκλειστικά οριζόντια και στη συνέχεια λοφώδη. Το πιο ακραίο είδος τρισδιάστατων κυμάτων δημιουργούνται όταν τα συστήματα κυμάτων «διασταυρώνονται». Αυτές οι «διασταυρώσεις» εμφανίζονται όταν τα συστήματα κυμάτων συναντώνται μεταξύ τους ή όταν οι άνεμοι αλλάζουν ξαφνικά κατεύθυνση, όπως σε έναν τυφώνα.
«Μόλις σπάσει ένα συμβατικό κύμα, σχηματίζει ένα λευκό καπάκι και δεν υπάρχει τρόπος επιστροφής», ο Ton van den Bremer, συν-συγγραφέας της μελέτης και μηχανικός στο TU Delft στην Ολλανδία. είπε σε δήλωση. «Αλλά όταν σπάσει ένα κύμα με υψηλή κατευθυντική εξάπλωση, μπορεί να συνεχίσει να αυξάνεται».
Μέσα στη δεξαμενή
Ο μελέτη διεξήχθη στο FloWave Ocean Energy Research Facility στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου. Η εσωτερική δεξαμενή προσομοίωσε κυκλικά κύματα πολλαπλών κατευθύνσεων και ρεύματα που η ομάδα μέτρησε στη συνέχεια και τα μοντέλα τους αντιπροσώπευαν μια τρίτη διάσταση.
«Δείχνουμε ότι σε αυτές τις κατευθυντικές συνθήκες, τα κύματα μπορούν να υπερβούν κατά πολύ το συνήθως υποτιθέμενο ανώτατο όριο πριν σπάσουν», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και μηχανικός ωκεανών του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ Sam Draycott. είπε σε δήλωση. «Σε αντίθεση με τα κύματα μονής κατεύθυνσης (2D), τα κύματα πολλαπλών κατευθύνσεων μπορούν να γίνουν δύο φορές μεγαλύτερα πριν σπάσουν».
Αυτή η μελέτη βασίζεται επίσης σε ένα μελέτη 2018 που χρησιμοποιούσε τη δεξαμενή για να αναδημιουργήστε το διαβόητο κύμα φρικιό Draupner για πρώτη φορά. Την 1η Ιανουαρίου 1995 ένα λέιζερ στην πλατφόρμα αερίου Draupner της Βόρειας Θάλασσας περίπου 100 μίλια μακριά από τις ακτές της Νορβηγίας μέτρησε αδίστακτο κύμα ύψους 83 ποδιών. Εξακολουθεί να είναι μεταξύ των μεγαλύτερων κυμάτων που έχουν εντοπιστεί ποτέ.
Πρόβλεψη, δόμηση και διοξείδιο του άνθρακα
Σύμφωνα με την ομάδα, η καλύτερη κατανόηση των τρισδιάστατων κυμάτων θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις σε πολλούς τομείς. Θα μπορούσε να βελτιώσει την πρόγνωση του καιρού για τα πλοία, να βοηθήσει στη δημιουργία νέων κλιματικών μοντέλων και να ενημερώσει τον σχεδιασμό της υπεράκτιας δομής. Επί του παρόντος, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και ασφάλειας των θαλάσσιων κατασκευών βασίζονται σε ένα πρότυπο 2D πρότυπο κυμάτων. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τις εταιρείες να επανεξετάσουν τις δομές τους για να εξηγήσουν τις πιο περίπλοκες και ακραίες συμπεριφορές των τρισδιάστατων κυμάτων.
[Related: Ocean warming is making waves stronger—and that’s a problem.]
«Η τρισδιάσταση των κυμάτων συχνά παραβλέπεται στο σχεδιασμό υπεράκτιων ανεμογεννητριών και άλλων θαλάσσιων κατασκευών γενικά, τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε υποτίμηση των ακραίων υψών κυμάτων και ενδεχομένως σε σχέδια που είναι λιγότερο αξιόπιστα», συντάκτης της μελέτης. και ο μηχανολόγος μηχανικός του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης Mark McAllister είπε σε δήλωση.
Θα μπορούσε επίσης να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε μερικές από τις βασικές διαδικασίες των ωκεανών που επηρεάζουν την υγεία του πλανήτη μας.
«Το σπάσιμο των κυμάτων παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανταλλαγή αέρα-θαλάσσης συμπεριλαμβανομένης της απορρόφησης του C02ενώ επηρεάζει επίσης τη μεταφορά σωματιδίων στους ωκεανούς, συμπεριλαμβανομένου του φυτοπλαγκτού και των μικροπλαστικών», δήλωσε ο Draycott.
VIA: popsci.com
