這種怪物在發展多年的現代海洋風浪模型中根本就不會存在,所以長久以來一直都沒有多少人相信這些恐怖故事,而真正遭遇到的船隻和水手都已葬身大海、無法活着回來告誡世人,至於少數與死神擦肩而過的幸運兒戰戰兢兢、混亂誇張的描述這種災難性現象時,通常被嘲笑爲嚇破了膽的懦夫。。。

究竟是什麼東西呢?

這是在北大西洋拍攝到的一張照片,粗看起來好像也沒什麼大不了的?若仔細看,周圍的正常波浪並不大,但中央卻怪異突兀的聳立起了一個孤獨的“巨浪”,這個刺頭達到了周邊海浪的幾倍高度。

如果風暴中的海浪平均有10米高,那麼就可能會產生出一個高達幾十米、寬上百米的水牆,並且要比正常海浪陡峭得多。即使最現代化的大型船舶,在面對這樣一堵近乎垂直的水牆時,也不太可能從其頂端越過,只能被動的撞上或從前一個波浪的峯頂滑落而令船頭向下深深的扎進其底部,巨浪會重重的砸在甲板和船體上。

海浪的破壞力是巨大的。

12米高波浪的破碎壓力大約爲每平方米6噸,現代大型船舶的設計通常能夠承受15噸,但在水牆面前這兩個數字完全不夠看了,其破碎壓力達到、甚至超過了每平方米100噸!!!

那麼,船舶的結構承受能力爲什麼設計在了這個級別呢?

近一百年來,海洋和氣象學家以及船舶設計師,使用的是基於高斯函數的標準線性模型數學系統來計算和預測海浪的高度,簡單來說就是浪高是與風力成正比的、風越大浪越高;並且,最大浪高是在平均浪高的基礎上以規則方式變化,例如在波浪平均高度爲12米的風暴區域中,該模型表明幾乎不會有超過15米的海浪,而一個30米高的海浪雖然確實有產生的可能性,但這個概率小到幾乎10000年纔會發生一次,與碰到美人魚的機率差不多。

至於在規則波動的風浪海域中,突然無中生有的隨機出現一個高出幾倍的巨浪?這種情況,在我們的線性數學系統和物理學認知中,根本就不可能發生!

海浪實際上並沒有我們想象中或電影展現出來的那麼誇張,在九級標準海況表中,六級巨浪4-6米高、對應7級風力,七級狂浪6-9米高、風力8-9級,八級狂濤9-14米高、風力10-17級,九級怒濤高14米以上、風力17級以上。

而浪高超過20米的暴濤,因爲過於罕見、存在和遭遇的可能性都微乎其微,根本就不會成爲正式的等級列入海況表。。。

在配置了先進的氣象觀測系統以及全球氣象預報網絡的支持下,船舶完全可以預先繞開過大的風暴,而高強度的現代化結構設計也幾乎可以抗衡海況表中的最大海浪——怒濤了。

所以,我們經常能看到各種號稱“永不沉沒的”非常先進的超級巨輪。。。

例如,1978年沉沒於北大西洋的慕尼黑號。

這是一艘261米長、4萬5千噸、航速33公里、28名船員、擁有雙層船殼和多個防水隔斷倉的當時最先進的貨輪,拉希型(Lighter aboard ship)載駁船式設計賦予了它優越的漂浮能力,被廣泛認爲是不會沉沒的,並且能夠對抗沉沒時遭遇的12級颶風。但是,在發出求救信號之後慕尼黑號還是永遠的消失了。。。

事後搜索發現了它的右舷救生艇,其固定銷被強大的力量從前向後彎曲了,但救生艇是被懸掛在水線以上20米高度的,造成如此衝擊結果的海浪必須大幅超過20米以上才行,但這種海浪在統計概率上被認爲是幾乎不可能存在的。就像絕大多數草草收場的船難調查一樣,海事法院給出的結論是惡劣天氣以某種方式造成的不尋常的事件,導致了慕尼黑號的沉沒。

在上世紀90年代,幾乎每個月都會失蹤一艘超過200米以上的巨輪,小船更是不計其數,一些人推斷有的船難可能與這種神祕而未知的巨浪有關,否則無法合理解釋,但這種恐怖巨浪存在的可能性仍未得到多少重視,依然被認爲是一種恐懼所導致的臆想。

實際上在1826年,一名法國海軍上尉兼科學家就報告在印度洋觀察到了33米高的巨浪、並且有三名同事作爲見證人,但他卻被一位著名科學家公開嘲笑了,在那個年代人們普遍認爲不可能有超過9米的海浪。

這種集體忽視現象的原因其實並不那麼令人驚訝,因爲幾個世紀以來,水手們一直都在講述恐怖的巨浪,並且海浪的高度隨着每一個傳說的擴散都在不斷變得更高,那些熱衷談論於此的老船長被認爲是狂熱的瘋子。。。確鑿的證據根本完全沒有。

而事實上,真正看到過這些怪異海浪的人是極其罕見的,因爲在20世紀的鋼鐵雙殼船出現以前,凡是遭遇到的人都幾乎不可能活着回來告訴別人,雖然確鑿的證據不是沒有,但能講述的活人卻幾乎是沒有的。

這一幕幕悲劇直到1995年才終於宣告結束了,曙光來自於挪威的一座採用新式設計的海上石油平臺,它使用吸力沉箱而不是傳統的樁基錨定在海牀上,爲了監測其穩定性,平臺安裝了大量先進儀器。

1月1日下午3點20分,在颶風颳起平均10.8米高波浪的惡劣海況中,所有傳感器都記錄到了一個以72.4公里時速撞擊到平臺的25.9米高的巨浪,其高度和陡度超過相鄰海浪的兩倍,它的所有特徵均在任何已知的風浪模型之外!

這是第一個強有力的科學證據,終於引起了廣泛性的重視,各個相關領域都展開了深入研究。2001年,歐空局使用兩顆衛星連續監測三週,共發現了10個超過25米的巨浪,有的接近30米高。而就在這期間,兩艘豪華遊輪“不來梅和喀裏多尼亞之星”在南大西洋都遭受到了近30米高巨浪的襲擊;喀裏多尼亞之星損壞了大部分導航和通信設備,一瘸一拐的回到了港口,而不來梅號則失去動力、危險的漂流了長達兩個小時,直到機組人員使用備用電源重新啓動了發動機才逃出生天。

這種怪異而恐怖的海浪被稱爲兇波(Rogue wave)、畸形波(Freak wave)或巨波(Giant wave),是一個異於尋常的超級大波。我覺得“流氓浪”雖然不好聽無法在正式文本中使用,但卻能充分體現出它那令人無奈的無賴屬性。。。

在海洋學中,將其精確定義爲超過有效波高兩倍的波。有效波高是指在一個區域內的波浪羣中,最大的三分之一波浪高度的平均值,也就是按統計學計算出來的實際波高,因爲波浪起起伏伏高度都有所不同。而近期研究表明,可能存在着比平均海況高出5倍的“超級流氓浪”。

流氓浪是一種在開放海域中意外並且突然出現的孤立海浪,無法預測,會迅速消失於無形,在有效波高較大的風暴海域中危險性極大,而它發生的概率也可能要比預期的高出許多,澳大利亞國立大學的Akhmediev教授認爲世界海洋中在任何時候都有大約10個流氓浪,另一些研究人員推測,海洋裏每1萬個波浪中約有3個會達到流氓狀態,在湖泊中也可能會出現。當然,小型流氓浪沒有什麼危險,要是能看到這種現象還挺有意思的。

萬物相通,既然是波的一種現象,那麼自然界中就可能無處不在,最近在非線性光學、微波腔和液氦中都發現了這種現象。然而遺憾的是,目前並沒有非常合適的數學模型來描述它,最爲貼近的就是應用於量子力學的非線性的薛定諤波動方程了。

對於流氓浪形成的原因,現在尚無法得出明確的結論,這種現象過於怪異難以理解,主要有以下幾種論證。

1、能量聚焦

這是一種非線性效應,波的調製具有不穩定性,也就是說當波浪變得不穩定時,可能會在某一時刻發生特別強烈的波浪能量匯聚,中心波從相鄰的波中吸收能量達到異常增長。

2、波浪疊加

雖然初始波浪可能以恆定的頻率和波長形成,但因爲風力大小的變化等混亂因素,波長和傳播速度都會發生改變,長波傳播得更快會追上短波,當兩個不同的波峯恰好疊加在一起時,就會形成一個大波。

另外,強大的波浪能夠在海洋上傳播數千公里,遠遠超越導致其產生的風暴範圍,當一個區域中有來自不同方向的波浪“撞”在一起時,這種交匯作用也會產生疊加效應。

3、洋流作用

當波浪的傳播方向與強大的洋流相反時,洋流會壓縮波浪導致波長變短、波高增加,就可能會在迎面而來的一個波列中堆積出一個流氓浪。例如流經南非的阿古拉斯洋流向西南方向流動,而風卻主要是向東吹,每年都會有三四艘從中東航向歐美的油輪在這個區域因巨浪襲擊嚴重受損、甚至發生沉沒事件。

確切的形成機制沒有研究清楚之前,想要預測流氓浪的發生幾乎是不可能的,但它又是真實存在的一個巨大風險因素,這就對船舶的設計標準提出了嚴峻的考驗。但在短期之內,大幅提高船舶的結構強度在技術上就很困難,更不用說爲了應對出現概率極低的流氓浪而改造遠洋船舶的經濟因素了,這是一個難以解決的矛盾的現實問題。

軍艦所面對的壓力可能更小一些,例如美國海軍的設計標準是應對最大21.4米的巨浪,並且建造標準更高、氣象及支持系統更爲發達。無論船有多麼大,在大海上也無異於一葉孤舟。

流氓浪令人感到恐懼,然而還有更加可怕的存在,那就是它的反面——海洞。

有波峯就有波谷,在理論上流氓波孔應當是存在的,只是幾乎不可能被直接觀察到,因爲它在海平面以下,若是近距離看到了非常大的幾乎不可避免的會滑落進去,較小的又很難分辨出到底是浪高還是谷深。上圖只是用漩渦示意一下,如果真的一下就掉到了突然出現的幾十米深的海洞中,這種恐懼遠比大浪要恐怖得多,瞬間就會被吞沒了。。。

對海洋的嚮往,對巨浪的癡迷,令人類創作出了許多海洋藝術作品,但只有身臨其境才能感受到在自然力量面前,人類與其創造出來的龐大鋼鐵機器都是如此的渺小、脆弱。

但與此同時,使用石器時代技術、完全採用植物原材料製作而成的原始遠洋帆船,就敢於向未知揚帆起航、數千年間擴散到整個海洋中的非凡勇氣又是如此令人歎服!

這種勇於探索的冒險精神,將繼續鼓舞着人類在未來向宇宙深處遠征~~

來源:人類旅程

編輯:Shiny

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