Кай Ленни и физика гигантских волн: как выжить в 20-метровой водяной лавине

StarTalk 103 тыс. 1 ч 2 мин 5 мин 07.07.2023
Главное

В новом выпуске StarTalk легендарный астрофизик Нил Деграсс Тайсон и профессиональный серфер Кай Ленни обсуждают экстремальную физику океана, механизмы формирования гигантских волн и технологии, позволяющие человеку выживать в условиях «водных лавин». Речь пойдет не только о спортивных рекордах, но и об экологических инициативах по спасению океана от пластика, а также о том, какими были земные приливы в эпоху формирования Луны.

🌊 Призвание и природа гигантских волн 2:54

Кай Ленни описывает океан как своеобразный «аккумулятор», который дает ему жизненную энергию и цель . Для него серфинг — это не просто спорт, а способ взаимодействия с самой мощной энергией на планете. Его «домашняя» локация — знаменитая волна Джоз (Jaws) на Мауи, которую коренные гавайцы называют Пеахи (Pe'ahi), что означает «маяк» или «призыв» .

По словам серфера, сегодня возраст входа в мир больших волн стремительно снижается. Если сам Кай Ленни начал покорять гигантов в 16 лет и тогда считался одним из самых молодых, то нынешнее поколение детей начинает выходить на 30-футовые (около 9 метров) волны уже в 12–13 лет . Это вызывает у профессионала опасения относительно того, способны ли конечности подростков выдержать колоссальные нагрузки при падениях .

Сложность карьеры в биг-вейв серфинге (серфинге на больших волнах) заключается в её нестабильности:

🔬 Физика энергии и рельеф дна 9:27

Нил Деграсс Тайсон объясняет фундаментальный механизм: волна — это не движение воды, а движение энергии сквозь воду . Молекулы воды лишь передают импульс друг другу, оставаясь на месте (аналогия с уткой, которая просто качается вверх-вниз при прохождении волны).

Превращение энергии в гигантский вал происходит при достижении береговой линии:

  1. В глубоком океане энергия распределена в огромном объеме воды.
  2. При приближении к мелководью объем доступной воды уменьшается .
  3. Энергии «некуда деваться», и она выталкивает массу воды вертикально вверх против силы тяжести .

Особую роль играет батиметрия — рельеф морского дна . Гавайские острова — это вулканические конусы, растущие прямо из глубокого океана без континентального шельфа . В районе Джоз на дне находится гигантский каньон (траншея), который работает как линза: он фокусирует энергию и «сжимает» её, направляя к треугольному рифу из огромных валунов, которые серферы называют «яйцами динозавров» .

🏄‍♂️ Техника выживания и экипировка 12:35

Выход на волну высотой в 50–70 футов требует специализированного оборудования. При буксировочном серфинге (tow-in) Кай Ленни использует доски весом около 13 фунтов (6 кг), что помогает сохранять устойчивость на скоростях 25–30 миль в час (40–50 км/ч) .

Кай Ленни описывает процесс выполнения трюков как «танец с партнером», где доска должна иметь определенную гибкость (флекс), чтобы поглощать вибрации воды . Современные доски строятся по авиакосмическим технологиям:

Самое опасное в этом спорте — «удержание» под водой (hold-down). При падении серфера может затянуть на глубину до 60 футов (18 метров) за секунду, что требует немедленной продувки ушей для сохранения барабанных перепонок . Для спасения используются надувные жилеты с баллонами CO2 (35 грамм), которые выбрасывают человека на поверхность как пробку . Однако если вода над головой движется слишком быстро (эффект реки), жилет может не сработать мгновенно, и серфера может протащить под водой расстояние в три футбольных поля .

🧊 Гляциология и гидрофойлинг: новые грани экстрима 21:45

Помимо классического серфинга, Кай Ленни развивает гидрофойлинг (катание на подводном крыле) и винг-фойлинг. Это позволяет использовать энергию открытого океана между островами, где волны не разбиваются, а просто переносят энергию .

Одним из самых ярких воспоминаний Кая стал случай в Патагонии в 2013 году. Во время экспедиции с «морскими котиками» (Navy Seals) он наблюдал отел ледника (откол глыбы льда). Падение огромной массы льда в воду с высоты 250 футов (76 метров) создало идеальную, абсолютно гладкую волну высотой около 50 футов (15 метров), которая разбивалась в ледяной воде при температуре 32 градуса по Фаренгейту (0°C) .

🌍 Экология: «Выключить кран» пластикового загрязнения 39:46

Будучи активистом, Кай Ленни обеспокоен тем, что серферы используют «токсичные» материалы (пену и смолы), чтобы наслаждаться чистотой океана . Он отмечает, что после цунами в Японии 2011 года мусор из Фукусимы до сих пор прибивает к берегам Гавайев .

Основные проблемы загрязнения:

Решение Кай Ленни видит в проекте A New Earth Project (совместно с Atlantic Packaging). Цель — заменить пластиковую упаковку на экологичные материалы (грибной мицелий, бумага, картон), которые по стоимости не уступают пластику . Нил Деграсс Тайсон подчеркивает, что это правильный путь: не заставлять людей менять поведение, а менять продукты, которые они используют по привычке (как в случае с переходом на электромобили) .

🌌 Космические волны и древняя Луна 46:26

В финале беседы Нил Деграсс Тайсон развеивает мечты серферов о межпланетных путешествиях. Земля — единственное место в Солнечной системе с жидкой водой на поверхности . На спутнике Сатурна Титане есть океаны, но они состоят из жидкого метана. Спутники Европы и Энцелада скрывают океаны под ледяным панцирем .

Обсуждая фильм «Интерстеллар», Нил критикует идею серфинга рядом с черной дырой: из-за релятивистского замедления времени 15 минут серфинга на такой волне обернутся 20 годами ожидания для команды на корабле .

Однако в истории Земли были моменты, когда волны были по-настоящему колоссальными. Когда Луна только сформировалась, она находилась в 20 раз ближе к Земле, чем сегодня . Поскольку приливные силы зависят от куба расстояния ($20^3 = 8000$), приливы в то время были в 8000 раз выше, чем современные .

💬 Цитаты

«Волна в океане — это скорость энергии, которая была заложена в воду ранее; сама вода при этом не движется с такой скоростью.»

Нил Деграсс Тайсон 10:19

«Для меня океан — это аккумулятор, то, что заставляет меня двигаться вперед.»

Кай Ленни 3:20

«Когда Луна сформировалась, она вызвала на Земле приливы, которые были в 8000 раз выше, чем сегодня.»

Нил Деграсс Тайсон 57:56
👥 Спикеры
🎬 Упомянутые фильмы и сериалы
🔗 Упомянутые сайты и проекты
📖 Термины
Батиметрия
Изучение рельефа подводной части водных бассейнов.
Гидрофойл
Доска для серфинга с подводным крылом, которое поднимает её над поверхностью воды при наборе скорости.
Эль-Ниньо
Колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, влияющее на климат и штормы.
📊 Цифры
🗓 Хронология
  1. 2011 Цунами в Японии и катастрофа на Фукусиме, последствия которых в виде мусора до сих пор ощущаются на Гавайях.
  2. 2013 Экспедиция Кая Ленни в Патагонию, где он наблюдал волну от ледника высотой 50 футов.
  3. 2019 Кай Ленни стал самым молодым серфером, включенным в Зал славы серфинга.
⚖️ Другая сторона
Наука Нил Деграсс Тайсон Кай Ленни физика волн StarTalk батиметрия