实验室重现异常波,演绎现实版《神奈川巨浪》

科技工作者之家 2019-01-24

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19世纪初日本艺术家葛饰北斋(Katsushika Hokusai)发表的木版画《神奈川巨浪》(the Great wave off Kanagawa)

据美国“物理学网”1月22日消息称,《流体力学期刊》将在2月10号将刊发一篇研究论文阐述一个来自英国牛津大学(University of Oxford)和爱丁堡大学(University of Edinburgh)的研究小组首次重现了1995年在北海测量到的著名的“德劳普纳疯狗浪”(Draupner freak wave)。这个于1995年1月1日发生在德劳普纳海上石油开采平台(Draupner Oil platform)附近出现的异常波是人类在海洋中发现并证实了的第一个异常波,该平台当时对这一现象进行了测量和记录。与其周围的波浪相比,反常的疯狗浪的规模出乎意料地大,并且很难预测,经常毫无预警地突然出现,因此它通常被认为是造成诸如大型船只沉没等海洋灾难性事件的原因之一。

该研究小组企图在实验室条件下重现德劳普纳疯狗浪,以了解这种异常波是如何在海洋中形成的。他们通过创建两个相对较小的波组并改变两个波组移动的交叉角,成功地实现了这一重建过程。牛津大学工程科学系的Mark McAllister博士介绍道:“1995年对德劳普纳疯狗浪的测量是一项开创性的观测行动,它开启了之后许多年人们对异常波的物理效应的研究,并将其从一种民间传说转变为一种确实可信的现实现象。通过在实验室中重现德劳普纳疯狗浪,我们离理解这种现象的潜在运行机制又更进了一步。”

事实证明,这两个较小型的波组之间的交角对成功重建这一现象至关重要。研究人员透露,只有当两个波组的交点角度约为120度时,才有可能重现这种异常波。当波组不发生交叉时,破浪就会限制所能达到高度。然而,当波组以大角度交叉时,破波的行为表现会发生变化,并不再限制波可以达到的高度。牛津大学的Ton van den Bremer教授解释道:“这个实验室观测项目不仅阐明了著名的德劳普纳疯狗浪是如何产生的,而且它还强调了波浪在穿越海洋时破浪的性质和意义——后者还具有广泛的潜在研究意义,它展示出以前尚未观察到的破波现象,而这一现象与目前关于海浪破波的最前沿的理论有着迥异的区别。”

令研究人员惊讶的是,他们创造的这一怪浪与19世纪初日本艺术家葛饰北斋(Katsushika Hokusai)发表的木版画《神奈川巨浪》(the Great wave off Kanagawa)惊人地相似。葛饰北斋的绘画中描绘了一个一股巨浪同时威胁着三艘渔船和背景中富士山上高塔的场景。葛饰北斋画笔下的波浪被认为是一种怪浪,或行为类似流氓的波浪。该实验室创造的怪波与海洋中的怪波照片有着强烈的相似之处。研究人员希望这一成果能够为未来的研究奠定基础,最终实现对这些无预警突然出现在海洋中、具有潜在灾难性和巨大破坏性的波浪做出预测和判断。

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编译:朱明逸  

审稿:阿淼  

责编:唐林芳

期刊来源: 《流体力学期刊》

期刊编号: 0022-1120

原文链接:

https://phys.org/news/2019-01-famous-freak-recreated-laboratory-mirrors.html

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