Sóng sát thủ giữa đại dương

Vào một ngày trời quang mây tạnh, trên bề mặt đại dương đột ngột xuất hiện bức tường nước cao từ mười tới ba chục mét – bạn đã gặp “sóng ma” hay “sóng sát thủ”.

Sóng ma hay sóng sát thủ trên đại dương

Công nhân dọn dẹp những mảnh vỡ trên tàu Louis Majesty tại cảng Barcelona vào ngày 4/3. Con tàu bị hư hại sau khi gặp sóng sát thủ vào ngày 3/3. (Ảnh: AP.)

Con tàu – có tên Louis Majesty - bị tấn công khi nó đang di chuyển ở bờ biển phía đông bắc Tây Ban Nha. Theo Louis Cruise Lines, công ty sở hữu tàu, thì những con sóng có độ cao tới 10 m. Điều khiến người ta sửng sốt là chúng xuất hiện vào một ngày trời quang mây và không hề có bất kỳ dấu hiệu báo trước nào.

“Chúng tôi nghe thấy một tiếng động lớn, sau đó sóng ập vào chúng tôi. Khi chạy ra khỏi phòng, chúng tôi thấy nước đã tràn qua mọi thứ trên tàu”, Claudine Armand, một hành khách từ Pháp, kể với AP.

Louis Majesty không gặp bão. Trên thực tế, nó đã đụng phải những con “sóng sát thủ”. Trong nhiều thế kỷ qua, những thủy thủ và các nhà thám hiểm đại dương từng kể hàng chục câu chuyện về những đợt sóng xuất hiện trên biển cả mà không hề có dấu hiệu báo trước. Chúng đủ lớn và mạnh để có thể xô đổ các tàu đồ sộ.

Danh sách những con tàu mất tích bởi sóng sát thủ ngày càng dài thêm. Chẳng hạn, tàu S.S. Waratah của Australia – có chiều dài chừng 150 m – mất tích trên đường tới Nam Phi vào năm 1909 cùng 211 người.

Tàu chở hàng M.S. München của Đức biến mất sau khi rời cảng Bremerhaven của Đức để tới Gruzia vào ngày 7/12/1978. Thậm chí ngay cả S.S. Edmund Fitzgerald – tàu chở hàng có chiều dài tới 220 m của Mỹ và là một trong những tàu lớn nhất vùng Hồ Lớn tại Bắc Mỹ - cũng chìm một cách bí ẩn vào ngày 10/11/1975. Sự giống nhau là tai nạn đều xảy ra vào một ngày biển lặng, gió êm (tức không có dấu hiệu báo trước). Họ không hề gặp bão (bão luôn được báo trước vài ngày). Cho tới tận ngày nay người ta cho rằng con tàu đã gặp sóng sát thủ.

Tuy nhiên, tới tận đầu thập niên 90 giới chuyên gia hải dương vẫn bác bỏ câu chuyện về sóng sát thủ trong các câu chuyện của thủy thủ. Họ cho rằng đó chỉ là sản phẩm của trí tưởng tượng, bởi có quá ít bằng chứng về sự tồn tại của sóng sát thủ. Nhưng vào năm 1995, những công nhân làm việc trên một giàn khoan dầu trên Biển Bắc đã ghi lại hình ảnh một con sóng cao tới 25,6 m đột ngột xuất hiện. Tới năm 2000, một tàu nghiên cứu đại dương của Anh ghi nhận một con sóng cao 29 m gần bờ biển Scotland. Năm 2004, các nhà khoa học của Cơ quan Vũ trụ châu Âu phát hiện những đợt sóng cao hơn tòa nhà 10 tầng trên đại dương sau khi phân tích những bức ảnh do vệ tinh chụp.

Giới khoa học vẫn chưa biết chính xác sóng sát thủ hình thành thế nào và phải làm gì để dự đoán sự xuất hiện của chúng. Sóng trên đại dương hình thành khi gió thổi trên mặt nước. Gió càng mạnh thì sóng càng cao. Điều đó giải thích tại sao những cơn bão lớn có thể tạo nên những tường nước cao ngút. Ngược lại, sóng thần không tạo nên sóng sát thủ. Trên thực tế, sóng thần hiếm khi gợn trên đại dương mà chúng chỉ thể hiện sức mạnh hủy diệt khi tiến tới đất liền gần bờ biển.

Sóng sát thủ thường xuất hiện ở vùng nước mở - nghĩa là không bị bao vây bởi núi hay đất liền – trên đại dương. Rất có thể chúng được sinh ra bởi sự kết hợp của hàng loạt nhân tố như gió mạnh, những dòng hải lưu di chuyển nhanh. Thậm chí những con sóng nhỏ cũng có thể tạo nên bức tường nước khổng lồ nếu chúng kết hợp với nhau. Một sự thay đổi nhỏ trong tốc độ gió cũng có thể gây nên sóng sát thủ. Một số vùng nước có các dòng hải lưu mạnh trên đại dương, chẳng hạn như khu vực gần bờ biển châu Phi, có nhiều sóng sát thủ hơn những vùng nước khác.

Miguel Onorato và các đồng sự tại trường Đại học Turin ở Italy và Đại học Công nghệ Swinburne ở Australia vừa thực hiện những mô phỏng trên máy tính cho thấy làm thế nào những con sóng ma này có thể hình thành khi những con sóng đại dương bình thường chạm phải một dòng hải lưu mạnh đang chảy theo hướng ngược lại.

Công trình trên xây dựng dựa trên quan điểm rằng một xung gồm ba hoặc bốn con sóng như vậy có thể mô tả trên phương diện toán học là một “breather”, đó là một nghiệm chính xác của phát triển Schrodinger phi tuyến (NLS). Không nhập nhằng gì với những anh em lượng tử của nó, NLS áp dụng cho vật lí cổ điển, trong đó có sóng nước và quang học.

Sóng ma có thể hình thành ở gần những dòng hải lưu mạnh. (Ảnh: iStockphoto.com/Mlenny)

Tập trung vào một breather

Đội nghiên cứu bắt đầu mô phỏng với loại sóng phẳng mà bạn gặp trên đại dương – những đỉnh nhô lên với biên độ 2,5 m truyền đi theo một hướng nhất định. Những con sóng này sau đó gặp phải một dòng hải lưu chảy theo hướng ngược lại. Khi các sóng phẳng truyền từ vùng không có hải lưu sang vùng có hải lưu, chúng cắt qua một gradient dòng chảy. Các mô phỏng cho thấy sự chạm trán với gradient đó làm cho năng lượng của sóng phẳng tập trung vào một vùng nhỏ xíu. Sự tập trung này gây ra sự mất cân bằng ở sóng phẳng, làm kích hoạt sự xuất hiện của một breather.

Các mô phỏng cho thấy sự hình thành breather có thể xảy ra khi những sóng phẳng có chu kì khoảng 10 s – một điều kiện điển hình trong một cơn bão – gặp phải một dòng hải lưu chảy đi ở tốc độ khoảng 1,5 m/s, một tốc độ không phải không có đối với các dòng hải lưu.

Efim Pelinovsky thuộc Viện Vật lí Ứng dụng tại Viện Hàn lâm Khoa học Nga đồng ý với phân tích của đội nghiên cứu trên về cách thức các breather có thể hình thành, và ông cho biết rằng quá trình trên có xảy ra trong những vùng có gió thường niên thổi ngược chiều với dòng hải lưu. Điều kiện này thường thấy phổ biến ở Ấn Độ Dương ngoài khơi Nam Phi, nơi dòng Agulhas lâu nay vẫn xuất hiện cùng với những con sóng ma.