Подводные звуковые волны могут ослаблять цунами, перераспределяя их энергию до того, как они обрушатся на побережье, что позволит спасти жизни и инфраструктуру в уязвимых регионах мира — таковы выводы авторов нового исследования в Journal of Fluid Mechanics.
В нем преподаватель прикладной математики Усама Кадри из Кардиффского университета в Великобритании и его коллеги показали, как океанские и звуковые волны, ранее считавшиеся не связанными между собой, могут взаимодействовать, изменяя свою динамику.
«Разговор» волн
Для такого взаимодействия необходимы две акустические волны и одна поверхностная гравитационная волна. Энергия между волнами может перераспределяться подобно тому, как ритм песни сочетается с танцем.
«Наше исследование объясняет, как эти два типа волн, существующие в параллельных мирах, тем не менее могут обмениваться энергией при соблюдении определенных условий», — пояснил Кадри. «Этот «разговор» между акустическими и поверхностными гравитационными волнами возможен благодаря уникальному трехволновому взаимодействию, известному как триадный резонанс. Теоретически этот процесс позволяет нам эффективно контролировать энергию волн — либо уменьшая разрушительные волны, такие как цунами, либо усиливая океанские волны для получения возобновляемой энергии», — рассказал он.
Таким образом, вполне реален физический способ уменьшить энергию цунами, значительно ослабив их — чего существующими методами, такими как морские дамбы или центры оповещения, сделать просто невозможно.
Основой исследования послужила предыдущая работа доктора Кадри на базе данных о цунами в Тонга в 2022 году, в которой он обнаружил, что естественные акустико-гравитационные взаимодействия влияют на поведение волн в океане. Теперь профессор определил ключевые параметры, такие как частота, амплитуда и глубина волн, чтобы оптимизировать перераспределение энергии для реальных применений.
«Еще один важный момент: мелководье значительно усиливает передачу энергии, что совпадает с зонами, где цунами становятся наиболее разрушительными. Эта естественная "зона эффективности" может упростить практическое применение», — добавил он.
Чистая энергия
Помимо борьбы с цунами, открытие поможет преодолеть текущие ограничения в сфере морской возобновляемой энергетики, где существующие технологии пока не могут в полной мере приручить мощь океанских волн, особенно на большой глубине. Использование акустико-гравитационных взаимодействий для усиления поверхностных волн может сделать сбор энергии эффективнее.
Начата работа над лабораторным подтверждением теории, сообщил исследователь. «Как только эксперименты подтвердят теорию, создание реальных акустических генераторов станет лишь вопросом инженерных решений», — заверил он.
«Хотя, конечно, потребуются дополнительные исследования, чтобы убедиться, что этот способ не нанесет вреда морской жизни», — заключил Кадри.