עלה על הגל

מה הקשר בין תעלומה שהטרידה יורדי ים במשך מאות בשנים לבין מחקר שמתבצע בימים אלה במעבדה לאופטיקה זמנית בפקולטה להנדסה בבר אילן?

בשנת 1995 נבנתה מול חופי הים הצפוני של נורווגיה אסדת קידוח שלא ניתן להטביע. היא הייתה אמורה לשרוד גם גלים בגובה של 20 מטר – אם כי ההנחה הייתה שגלים כאלה זו תופעה של פעם בעשרת אלפים שנה - וצוידה במתקנים משוכללים למדידת גובה הגלים, עוצמתם, תאוצתם וכדומה. שישה חודשים לאחר שהחלה האסדה לפעול פגע בה גל בגובה של 25 מטר ובמהירות של 70 קמ"ש. "מאז ומעולם יורדי ים חזרו מהאוקיינוס עם סיפורים על גלים מפלצתיים שמופיעים משום מקום, מטביעים את הספינה ונעלמים, אבל אף אחד לא האמין להם," מספר ד"ר מוטי פרידמן. "האסדה שרדה, בקושי, אבל המקרה הזה שלח את כל התיאורטיקנים בחזרה אל שולחן השרטוטים".

גלי פרא הם תופעה מקומית בזמן ובמרחב. בניגוד לגלי צונאמי, שיכולים להתקדם אלפי קילומטרים וגדלים רק בקרבת החוף – גלי פרא הם תופעה של מים עמוקים. הם לא מתקדמים קילומטרים, אלא מרחק מאוד קצר בזמן ובסביבה. חוקרי אוקיינוס שנדרשו לנושא, וניתחו בין היתר מקרים של ספינות שטבעו באופן מסתורי, גילו שלושה תנאים להיווצרות של גלי פרא: רעש – כלומר סופה או מקור אנרגיה אחר; אי לינאריות – שמאפשרת לגל אחד "לגנוב" אנרגיה מגל אחר; ודיספרסיה – נפיצה, תופעה שלפיה אורכי גל שונים מתקדמים במהירויות שונות, ומאפשרת מצב שנקרא Self Stipness, בו הגל הולך והופך יותר ויותר תלול. כתוצאה מכל אלה, גלי פרא כלל לא נראים כמו גלים, אלא כמו קיר ענק של מים שמופיע פתאום בלב ים, מתקדם במהירות עצומה, מכה ונעלם. "הבעיה עם המחקר על גלי פרא היא שמדובר באירועים שהם נדירים ושאי אפשר לנבא מתי הם יתרחשו. מה שהופך את המחקר עליהם לקשה עד בלתי אפשרי," אומר פרידמן.

לא, הפקולטה להנדסה בבר אילן עדיין לא פתחה מחלקה לחקר אוקיינוסים, וד"ר פרידמן מתמחה בכלל באופטיקה לא לינארית ובאופטיקה זמנית. אבל אחרי שנחשף לנושא במקרה, דרך תכנית שצפה בה בערוץ דיסקברי, הוא הבין שלמעבדה שלו, המוקדשת לחקר אופטיקה זמנית והתקני סיבים, יש את הכלים האידיאליים לחקור את הנושא של גלי פרא.  "גם באופטיקה יש גלי פרא. במקרה שלנו זה פולס חזק מאוד של אור שיכול לשרוף רכיבים, ובדיוק כמו בים - זה תהליך שקורה בצורה פתאומית ללא אזהרה ונעשים ניסיונות למצוא לזה פתרונות. היות וזה המצב, אופטיקה היא שולחן הניסויים האידיאלי לחקר גלי פרא, כי באופטיקה הגלים מאוד מהירים. לכן, גם אם יש אירוע מאוד נדיר, שקורה פעם במיליון או במיליארד פעמים – אז צריך לחכות מיקרו שניה, ולכן קל לחקור אירועים נדירים", הוא אומר. "בנוסף, יש לנו את הכלים האידיאליים לחקור כזה דבר, כי יש לנו אפשרות לחקור וקטורים אולטרא מהירים חד פעמיים ולא מחזוריים - שזה בדיוק גלי פרא."

באמצעות הציוד במעבדתו, הצליח ד"ר פרידמן לראשונה למדוד את המבנה הפנימי של גלי פרא באור, להבין את ההבדלים בינם לבין גלי פרא בים וליצור מודל שמנבא את ההתנהגות של גלי פרא תוך התחשבות באופי הווקטורי של השדה. "עד היום אנשים שחקרו גלי פרא באור פתרו משוואות סקלריות – והתעלמו מהעובדה שהשדה האלקטרו מגנטי הוא וקטורי. אנחנו ראינו שהאופי הווקטורי של השדה משפיע בצורה ישירה על ההתנהגות של הגלים." מסביר פרידמן. "כך, גם גילינו הבדל משמעותי אחד בין גלי פרא באור לגלי פרא בים: בים גלי פרא מגיעים לרוב בשלשות, מה שיורדי ים מכנים "שלושת האחיות". באופטיקה, לעומת זאת, עשרות אחוזים מגלי הפרא מגיעים בזוגות. הסיבה לכך היא שלאור יש גם קיטוב, שמאפשר ליצור את הזוגות הללו."

המחקר של ד"ר פרידמן על גלי פרא החל לפני שנה בערך – מה שאומר שהוא נמצא כרגע די בחיתוליו – אבל התגליות, בהתחשב בזמן המחקר הקצר, משמעותיות. "אנחנו ממשיכים לחקור גלי פרא, עושים מדידות חדשות ומגלים כל הזמן דברים חדשים בנושא," אומר פרידמן. "אני מתכנן להמשיך לחקור את הנושא. יהיה נחמד אם נגיע למצב שנהיה מסוגלים לנבא גלי פרא, וללמוד מהאוקיינוס על האופטיקה ומהאופטיקה על האוקיינוס."