Физики объяснили поведение волн за кормой корабля
Кильватерный след баржи (сверху) и катераФото: sciencemag.org
Французские физики предложили теоретическое обоснование сужения кильватерного следа кораблей на большой скорости. Исследование группы ученых опубликовано в Physical Review Letters. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org, ее обзор представляет ScienceNow.
Угол расхождения волн за кормой судна, по мнению авторов исследования, уменьшается после преодоления кораблем определенного скоростного предела. Этот предел находится в обратной зависимости от длины корпуса судна. Свою теорию ученые подкрепляют многочисленными эмпирическими измерениями.
Анализ спутниковых снимков движущихся кораблей и измерение их кильватерного следа позволили авторам сделать вывод, что на высоких скоростях суда не могут создавать волны, длина которых превышает длину их корпуса. Этот эффект физики сравнивают в своей работе с преодолением самолетами звукового барьера.
Новая теория, предполагают исследователи, должна прийти на смену постулату Уильяма Томпсона, известного также как лорд Кельвин. В конце XIX века он по результатам многочисленных наблюдений установил, что угол расхождения волн в кильватере является постоянным и равен 19,47 градусам относительно продольной оси судна. Такой эффект лорд Кельвин объяснял интерференцией длинных волн, образуемых носом корабля, и коротких, создаваемых на корме.
Работу французских ученых критически оценил их коллега из Массачусетского технологического института Юминь Лю (Yuming Liu). «Выкладки очень простые, но таких предположений делать нельзя», — заявил он, добавив, что результаты исследования необходимо подкрепить физическим моделированием распространения волн в воде.
Моделирование волновых процессов в океане является важной задачей для развития судоходства. Так, в 2009 году ученые впервые смоделировали захват воздуха океанской волной.
