Ekstrem ikke-lineær bølgegruppedynamik i retningsbestemte bølgetilstande

At forstå havbølgernes uforudsigelige adfærd kan være et spørgsmål om overlevelse for søfarende. Dybvandsbølgegrupper har været kendt for at være ustabile og bliver useriøse, hvilket får intetanende både til at vælte.

Denne useriøse bølgeadfærd skyldes moduleringsustabilitet, som generelt kun forekommer for ensrettede bølger. Bølgefokusering – forstærkningen af ​​bølger – forventes også at blive svækket, når den interagerer med andre bølgesystemer.

Nu har et hold ledet af Kyoto University demonstreret, at sådanne ustabile bølgegrupper forplanter sig uafhængigt uanset interferens.

"Vores resultater ser ud til at understøtte konceptet om en uforstyrret ikke-lineær vandbølgegruppe, der fokuserer i nærvær af mod-udbredende bølger, hvilket antyder, at bølgetilstandene er retningsbestemte," siger hovedforfatter Amin Chabchoub.

Ved hjælp af en vandbølgetank udførte holdet eksperimenter, der validerede resultater fra computersimuleringer baseret på den koblede ikke-lineære Schrödinger-ligning. Denne ikke-lineære bølgeligningsmodel tager højde for komplekse vekselvirkninger mellem bølger, der udbreder sig fra to forskellige retninger.

Holdets resultater viser, at modellen stemmer godt overens med eksperimenterne, herunder slyngel- og modudbredende bølgedynamik.

Områder som offshore-teknik, ikke-lineær optik, elektroteknik og plasmafysik samt studiet af ekstreme havbølger kan drage fordel af en bedre forståelse af ikke-linearitetens rolle.

"Vores undersøgelse kan yderligere motivere teoretiske og eksperimentelle undersøgelser for at forbedre vores forståelse af en sådan dynamik i kakofonien af ​​forskellige bølgesystemer," konkluderer Chabchoub.

Aksysymmetriske "spidsbølger" overskrider langt grænser, der tidligere blev anset for at diktere den maksimale højde af havbølger