Kuidas on seotud hiidlained merel ja üks optikakatse.
Meremehed on juba sajandeid rääkinud jutte avavetel möllavatest hiidlainetest, mis terveid laevu neelata võivad. Veel hiljuti peeti neid luiskelugudeks, kuid 1995 aasta 1. jaanuaril Norra ranniku lähedal Draupneri naftaplatvormi tabanud ja usaldusväärsete mõõteseadmetega registreeritud hiidlaine (Wikipedia: Draupner wave) on sundinud neisse tõsisemalt suhtuma. Üheks põhjuseks, miks hiidlainete teaduslikku uurimist edu saatnud pole, on nende harv ja juhuslik esinemine. See teeb vahetul vaatlusel põhineva töö praktiliselt võimatuks. Arvutus näitab, et kui hiidlaineid käsitleda lihtsalt väiksemate lainete juhusliku superpositsioonina, oleks tõenäosus Draupneri laine mõõdu saavutamiseks kogu maailmamerel isegi mitme sajandi jooksul pea olematu. Ometi lisab esimene tõsikindlalt tuvastatud hiidlaine kaalu ka varasematele teadetele ja viitab seega mehhanismile, mis neid sagedamini esile kutsub. Selle mehhanismi otsinguil on huvitavaid tulemusi saanud California Ülikooli teadlased D. R. Solli, C. Ropers, P. Koonath ja B. Jalali. Ajakirjas Nature avaldatud töös seavad nad vastavusse merel tekkivad hiidlained ja enda katses esinenud optilise analoogi. Lihtsustatult võib nende katseseadet kirjeldada koosnevana laserist, mille pikosekundilised impulsid lainepikkusel 1064 nanomeetrit juhitakse spetsiaalselt valmistatud keeruka peenstruktuuriga 15 meetri pikkusesse optilisesse kiudu, ja sellest väljuvat signaali registreerivast seadmest. Katses kasutatud optilise kiu eripäraks on, et 1064 nm sisendlainepikkuse korral määritakse spektraalselt kitsas impulss leviku käigus laiemale lainepikkuste vahemikule. Selle käigus tekib kius ka optiline soliton (Wikipedia: Soliton) – eriliste omadustega lainepakett, mis levides ei haju. Kirjeldatud efektid on mittelineaarsed ja peaks olema vaadeldavad vaid piisava lähteimpulsi intensiivsuse korral. Katses ilmnes aga, et tegelikkuses tekkib solitone ka väga väikese võimsusega algsignaalist, kusjuures nende esinemise tingib lähteimpulssi saatev müra. Seda tulemust kinnitab ka sama rühma poolt läbiviidud arvutisimulatsioon.
 |
Joonisel on kujutatud kiust väljunud signaal sisendimpulsside korral, mida igale graafikule vastava katse piires eristas vaid juhuslik müra. Punase, sinise ja rohelise värviga kujutatud graafikutele vastavad väljundimpulsid keskmiste võimsustega vastavalt 0.8μW, 3.2μW ja 12.8μW, samas järjekorras kasvab ka sisendimpulsside võimsus. Nähtavasti mõjutab sisendimpulsi võimsus solitonide (kõrged piigid) tekketõenäosust, ent üksikute solitonide kantav energia sellest ei sõltu. (Algne pilt: Nature)
Siin kirjeldatud töö on sammuks hiidlainete tekkemehhanismi mõistmise suunas. Kuivõrd nende esinemise määrab juhuslik suurus (signaali müra), ei saa selle põhjal ennustada hiidlainete teket looduses. Selleks peaks optilisele mürale leidma vaste mingi lokaliseeritud mereprotsessi kujul.
Allikas: Nature 450 1054
Toimetas Erik Randla