На підступах до таємниць хвиль-шатунів і гідролокації

Не менш актуальним для багатьох країн світу нині є й питання захисту стратегічних гідротехнічних споруд, портів і терміналів не тільки від ураганів, цунамі, а й від терористів. Які системи й засоби можуть убезпечити від злих намірів і вчинків тих, хто хоче посіяти в державі суспільний та економічний хаос? На ці та інші запитання прошу відповісти київського дослідника, академіка Української академії наук Олександра КнЯзюка — автора понад сорока наукових праць з цієї тематики, одинадцятьох винаходів, кількох монографій.

— Олександре Миколайовичу, звідки беруться гігантські хвилі, які називають ще хвилями-шатунами, і що криється за цим визначенням?

— Природа їх і досі до кінця не досліджена й не розкрита, хоча такі хвилі існують і навіть «гуляють» в ясну погоду в океанах, від яких нерідко тонуть велетенські суховантажі. Це, до речі, підтверджено спостереженнями, які здійснювали за проектом MaxWave супутниками Європейського аерокосмічного агентства (ESA). Науковці сподівалися, що супутники допоможуть розвіяти начебто міф про гігантські хвилі-шатуни, а вони навпаки — підтвердили, що це природне явище буває навіть частіше, аніж припускали. За три тижні спостережень виявили десять гігантських хвиль заввишки більш як 25 метрів. А в Південній Атлантиці, приміром, зафіксували 30-метрову хвилю-монстра, яка наробила чимало шкоди двом круїзним океанським лайнерам.

Місця і фізику зароджень великих хвиль взагалі наука до останнього часу вичерпно пояснити не могла. Проаналізувавши дані аерокосмічних досліджень згаданого та інших проектів, все-таки можна дійти висновку: причиною появи багатьох з них є зсуви чи сходження льодовиків Арктики й Антарктиди, зміщення дна Світового океану через підводні землетруси, виверження вулканів, тектонічні розломи та інші природні катаклізми. Вчені вже не раз переконувалися в тому, що зміщення льодового панцира в Арктиці чи Антарктиді, як і гірські розломи, породжують в океанах гігантські хвилі. У 1958 році у фіорді Літайя-Бей (Аляска), наприклад, трапився зсув скали, який спричинив цунамі небувалої висоти — понад 500 метрів. На думку вчених, найімовірнішими місцями виникнення, наприклад, гігантських хвиль-убивць MaxWave є атлантична частина Антарктиди.

Зародження цих грізних явищ починається здебільшого в глибинах океану після зміни гідродинамічної рівноваги. Останній чинник сприяє формуванню замкнених об’ємів «заблокованої маси» з параметрами, які не збігаються з параметрами води океану, що й породжує різкий викид на морську поверхню «заблокованої маси» з прихованою гігантською енергією. Після чого на поверхні води можна побачити підвищення середньої хвильової лінії у вигляді невеликого горбика, який здатний вирости до гігантської хвилі-шатуна. Коли ж енергія з надр океану виривається з небувалою силою, горбик розривається в центрі і набуває тороїдальної, себто хвилеподібної форми. На мілині швидкість і довжина хвилі різко спадають, а її висота навпаки — зростає, потім деформується й перевертається. Це вже цунамі, яке несе катастрофу.

До речі, дослідження, проведені Інститутом прикладної океанографії Української академії наук (директор В. Гаращенко) на основі моїх даних, підтвердили версію про те, що згадані процеси в океані супроводжуються формуванням замкнених об’ємів «заблокованої маси», енергія яких визначається потужністю самого процесу. Ці дослідження також показали, що дрібномасштабні хвилі-шатуни хоч багато чим і відрізняються від гігантських, однак їх об’єднує головне: вони продукт взаємодії замкнених об’ємів «заблокованої маси» з оточуючим середовищем.

— У наших внутрішніх водоймах хвилі, як на мене, грайливі і заспокійливі, на відміну від грізних океанських. Якась схожість, окрім зовнішньої, між ними є? Крім того, що спонукало вас, міську й далеку від берегів океану людину, досліджувати природу хвиль, особливо велетенських і руйнівних?

— Я не зовсім далека від океану людина, бо народився і виріс в чудовому приморському місті Феодосія, і все моє життя тим чи іншим чином пов’язано з Океаном. А закони зародження й початкового руху всіх хвиль досить схожі. Все подальше залежить від енергії, яку вони акумулюють. Але я не перший, хто серйозно зацікавився цими хвилями. Ще понад 170 років тому шотландський учений Скотт Рассел здивовано спостерігав рух хвилі у каналі, котра виникла після того, як раптово зупинилася баржа, і намагався наздогнати її на коні. Він детально описав це чудове, за його словами, явище, коли усамітнена хвиля, як згодом її назвали, без змін форми бігла по поверхні каналу зі швидкістю вісім-дев’ять миль на годину. Фактично то було перше наукове дослідження цього явища. В середині дев’яностих років позаминулого століття голландські дослідники Кортевег і де Фриз теоретично обґрунтували і навіть вивели відоме рівняння про те, що описав Рассел. А 1965 року американські вчені Забускі й Крускал дослідили, що дві чи більше хвиль, набігаючи одна на одну, не руйнуються і не зникають, вони лише дещо видозмінюються і продовжують рух далі. Хвилю такого типу, яка має чимало спільного з часткою, вчені назвали SOLІTON (від латинського — усамітнений).

Вивчати солітон я почав майже тридцять років тому, коли мені пощастило долучитися ще до одного чудового, нового явища, пов’язаного з об’ємним солітоном. Проводити експерименти з цієї тематики допомагали колеги по роботі, зокрема доцент факультету електроніки НТУ «Київський політехнічний інститут» кандидат технічних наук Валерій Тиняков, мій асистент і помічник В’ячеслав Гаращенко та інші. Моє відкриття, а саме таким вважаю нове явище солітону, описане мною, базується на зміні структури гідрофізичного поля рідини під час руху та взаємодії з нею якогось тіла.

Це відкриття можна, на моє переконання, використати у цивільних і військових технологіях у разі створення ефективних систем антитерористичної та антидиверсійної оборони гідротехнічних стратегічних об’єктів, що може принести чималу користь народному господарству. Досить важливим є і те, що пропоновані технології біологічно безпечні й не порушують екологічної рівноваги середовища на відміну від використовуваних ВМФ США понаднизькочастотних сонарів надвисокої потужності. Крім того, підготував до друку книжку «Начала гидрофизической локации», де також розповідається про суть та висновки цих досліджень.

— Як відреагували на ваше відкриття науковий світ, зацікавлені працівники гідротехнічних об’єктів? Його можна уявити, побачити чи сприйняти на віру?

— Результати моєї праці — це не якийсь величезний пристрій чи виріб. Йдеться про відкриття реально існуючого, але невідомого поки що науці явища матеріального світу. Це щось на зразок дії радіохвиль чи магнітного поля Землі — вони існують, але потримати в руках ви їх не можете. А щодо його сприйняття, то це залежить від рівня підготовки, обізнаності людини з даною тематикою. Я цим живу давно, бо зі ста з лишком відомих вітчизняній науці праць з тематики «SolіtaryWave» — технології захисту гідротехнічних стратегічних об’єктів — майже половина мої. Окрім статей, винаходів про це, маю ще свідоцтва про реєстрацію авторського права на опубліковані монографії та ймовірне відкриття. Мої розробки про завчасне оповіщення про наближення з моря чи океану якоїсь небезпеки, про захист узбережжя, гідротехнічних споруд, портів і терміналів, кораблів від об’ємних солітонів (TDS Wave), гігантських солітонів (MaxWave) чи від підводних терористів при застосуванні певних технологій допоможуть відвернути та уникнути руйнівних катастроф.

Технології на основі об’ємного солітону особливо надійними можуть бути при виявленні сучасних малошумних і навіть «невидимих» для активних чи пасивних сонарів надсекретних підводних човнів типу італійської «Сальваторе Тодаро» класу U212А, російських субмарин серій «Лада», «Акула» та майбутньої новітньої «Ясень», чи американської атомної «Sea Wolf».

Про те, що це вкрай необхідно робити сьогодні, зайвий раз засвідчує недавній приклад з Новоорлеанською дамбою, коли ураган «Катрін» та гігантський солітон знесли її і накрили кількаметровим шаром води величезне американське місто. До речі, деякі науковці й дослідники допускають дві версії швидкої руйнації згаданої дамби: поєднання урагану «Катрін» й гігантського солітону, а також удару штормової хвилі і вибуху пристрою, закладеного в ній заздалегідь.

Може здатися, що ця проблема нас не стосується, бо ми далеко від великих морів-океанів. Але це не так, бо в нинішньому глобалізованому світі все пов’язано між собою. На останньому Всесвітньому економічному форумі, що недавно завершився у Давосі, наприклад, гостра дискусія розгорнулася навколо теми доставки та забезпечення великих країн нафтопродуктами. Розглядався навіть сценарій терористичної атаки на велетенські танкери у Малаккській протоці, через який до Китаю, скажімо, імпортують чотири п’ятих нафти від потреби. У разі біди цей маршрут завмре, через що ціна за барель нафти на світових ринках підскочить утричі — до 150 доларів.

Солітон багатоликий, оскільки й об’ємні солітони, й хвилі-монстри, й цунамі — це все різновиди цього явища. Подальше вивчення й дослідження його, в тому числі й експериментально, освоєння технологій на його основі може принести людям величезну користь, зберегти розмаїте життя Світового океану.