גל פרא

גל ענק מתקרב לחרטום ספינת סוחר במפרץ ביסקאיה, סביבות שנות ה-40 של המאה ה-20.

גל פרא (באנגלית: Rogue wave; מכונה לעיתים גם "גל משוגע", "גל קיצוני", "גל מפלצת" או "גל רצחני") הוא גל ים חריג בגודלו ובעוצמתו, המתהווה באופן ספונטני ופתאומי על פני האוקיינוסים ומהווה איום קיומי גם לכלי שיט גדולים כאוניות משא ונוסעים. באוקיינוגרפיה, גל פרא מוגדר כגל שגובהו (המרחק שמנקודת השפל לנקודת השיא) הוא לפחות כפול מ"גובה הגל המשמעותי" (Significant wave height - SWH), שהוא הגובה הממוצע של השלישון העליון של הגלים באותו מצב ים.

בניגוד לצונאמי, הנגרם כתוצאה מאירועים גאולוגיים, כגון רעידות אדמה תת-ימיות או מפולות, וצובר גובה רק בהתקרבו למים רדודים סמוך לחוף, גלי פרא נוצרים במים עמוקים בלב ים כתוצאה מדינמיקה מורכבת של גלים, זרמים ורוחות, ללא אזהרה מוקדמת.

במשך מאות שנים נחשבו גלי הפרא למיתוס ולפולקלור של יורדי ים, בשל חוסר יכולתם של מודלים מתמטיים מוקדמים להסביר את קיומם הסטטיסטי. ההוכחה המדעית החד-משמעית הראשונה לקיומם התקבלה ב-1 בינואר 1995, כאשר גל פרא בגובה 25.6 מטרים נמדד על ידי מכשור מודרני באסדת הקידוח "דראופנר" שבים הצפוני.

מאפיינים וסכנות

הדפס העץ "הגל הגדול בסמוך לקאנאגאווה" מאת הוקוסאי. למרות שהיצירה נקשרת לרוב לצונאמי, מדענים רבים סבורים שצורתו התלולה ואופיו מתארים למעשה גל פרא.

גלים פראיים נבדלים מגלי סערה רגילים לא רק בגובהם החריג, אלא גם בתלילותם ובצורתם. לעיתים קרובות הם מופיעים כמעין "קיר מים" אנכי כמעט לחלוטין, שלפניו שפל כה עמוק (Trough) עד שימאים כינו אותו "חור בים". ספינה הנתקלת בגל כזה אינה מסוגלת "לרכוב" מעליו כפי שהיא עושה בגלים רגילים בגלל הזווית התלולה, אלא מתנגשת בו חזיתית או נשטפת תחתיו.

עוצמת הפגיעה של גל פרא היא הרסנית. גל סערה רגיל מפעיל על גוף האונייה לחץ של כ-3 עד 5 טון למטר רבוע. אוניות פלדה מודרניות מתוכננות לשרוד מבלי להישבר לחץ של לפחות 15 טון למטר רבוע. עם זאת, גל פרא עצום, שניחת על הספינה עם מסת מים אדירה, מפעיל לחץ הידרודינמי היכול להגיע ל-100 טון למטר רבוע, ולפי הערכות של חוקרי אוניות שטבעו, בשיא הפגיעה הלחץ אף עשוי לזנק ל-500 טון למטר רבוע. לחץ זה מספיק כדי לעקם פלדה, לנפץ זגוגיות משוריינות בגשר הפיקוד, למחוץ מכסי פתחי מטען, ולבקע את שלד הספינה בתוך שניות ספורות. בנוסף, כאשר אוניית משא ארוכה נתלית באוויר בין שתי פסגות גלים (או נוסעת מעל "החור בים"), היעדר התמיכה של המים במרכז הספינה עלול לגרום לשבירתה לשניים.

ממיתוס למדע

רישום מודד הגלים של אסדת קידוח הנפט דרופנר, מיום 1 בינואר 1995, בו תועד גל פרא שגובהו בולט באופן קיצוני מעל גלי הסערה. גובהו הוערך ב-18.5 מטר, פי שלושה מן הגובה הממוצע של שאר הגלים בסרט תיעוד זה

במשך תקופה ארוכה נחשבו סיפורים על גלי ענק בגובה בניין כסיפורי בדים. מודלים ליניאריים מוקדמים של התפלגות גלים (הנסמכים על התפלגות ריילי) חזו כי גל בגובה של למעלה מ-15 מטרים הוא אירוע סטטיסטי כה נדיר, שהוא צפוי להתרחש "אחת ל-10,000 שנה".

כבר בשנת 1826, המדען והחוקר הצרפתי ז'ול דומון ד'אורוויל דיווח כי חזה באוקיינוס ההודי בגל שגובהו כ-30 מטרים, עדות שגובתה על ידי שלושה מעמיתיו. למרות זאת, הוא זכה ללעג פומבי מצד הפיזיקאי פרנסואה אראגו, שכן הדעה המקובלת אז הייתה שגלי ים אינם יכולים לחצות גובה של 9 מטרים. עד להופעתן של אוניות פלדה חזקות בעלות דופן כפולה במאה ה-20, ספינות עץ שנתקלו בגלים כה גבוהים לרוב לא שרדו, ולכן לא נותרו ניצולים שיכלו להעיד על התופעה.

טביעתן הפתאומית של אוניות ענק מודרניות בלב הים, ללא קריאת מצוקה וללא הסבר מספק, מוסברת כיום על ידי חוקרים כתוצאה ישירה של פגיעת גלי פרא. מדענים מעריכים שגלים אלו עשויים להיות ההסבר האמיתי לרבות מן ההיעלמויות המסתוריות של ספינות באזורים מועדים לפורענות כגון "משולש ברמודה" ומשולש הדרקון (דרום יפן). מקרה בולט שהביא להכרה משפטית באפשרות זו הוא טביעתה של אוניית המשא הגרמנית המודרנית "מינכן" (MS München) בשנת 1978. האונייה טבעה לפתע ללא ניצולים. בין השרידים המעטים שנמצאו הייתה סירת הצלה, שבשגרה הייתה מקובעת לשלד האוניה בגובה 20 מטרים מעל קו המים. סירה זו נמצאה עם פין מתכת מעוקם כתוצאה ממכה אדירה מלמטה. בית דין ימי קבע שהספינה נהרסה ככל הנראה מ"מזג אוויר גרוע שבמהלכו התרחש אירוע חריג" – גל ענק.

נקודת המפנה המדעית חלה בשנת 1995 עם "גל דראופנר", גל שנמדד על ידי אסדת הקידוח דראופנר, אשר סיפק קריאת נתונים דיגיטלית ואמינה, והכריח את קהילת הפיזיקאים והאוקיינוגרפים לזנוח את המודלים הליניאריים לטובת מודלים מורכבים יותר.

סיווג גלי פרא

הספרות המקצועית נוטה כיום לסווג את גלי הפרא למספר תבניות עיקריות (המונחים לקוחים בחלקם מהיסטוריית הניווט הגרמנית והאנגלית):

• קאוונטסמן (Kaventsmann) / גל סערה פראי בודד: גל בודד אדיר ממדים, אשר סביבו מצב הים סוער במידה רגילה למדי. הוא יכול להתנשא לגובה הגדול פי ארבעה מגובה הגלים האחרים, עשוי להופיע מזווית בלתי צפויה, ונעלם באותה פתאומיות שבה הופיע.
• קיר לבן (White Wall): גל פרא רחב מאוד היכול להשתרע באוקיינוס לאורך של עד 10 קילומטרים. הוא מופיע כחזית תלולה דמוית קיר, שבפסגתה קצף לבן (מכאן שמו), כשלפניו שקע עמוק במיוחד הנדמה כוואדי במים.
• שלוש האחיות (Three Sisters): קבוצה של שלושה גלי פרא עוקבים וצמודים באותו כיוון. קבוצה כזו נחשבת לקטלנית במיוחד משום שהספינה אינה מספיקה להתאושש מהמים ששטפו את הסיפון בגל הראשון, נתקלת בגל השני בנקודת כובד נמוכה יותר, ושוב מקבלת את הגל השלישי. על פי המשוער, גל מסוג זה, גרם לטביעתה של האונייה אדמונד פיצגרלד בימות הגדולות בארצות הברית בשנת 1975.

פיזיקה ומנגנוני היווצרות

הגורמים להיווצרות גלי פרא עדיין נחקרים, אך התאוריות המודרניות מציעות מספר מנגנונים מרכזיים התורמים להתהוותם, אשר יכולים לפעול בנפרד או במשולב:

1. התאבכות בונה (Constructive interference): גלים באוקיינוס נעים במהירויות שונות ובכיוונים שונים (פיזור נפיצתי). בתנאים מסוימים של מצב ים, מספר חזיתות גל המגיעות מכיוונים שונים עשויות לחפוף באופן מוחלט באותו זמן ובאותו מקום. התאבכות זו מחברת את גבהי הגלים לגל אחד עצום וזמני מאוד.
2. אינטראקציה עם זרמים ימיים: כאשר גלי ים ארוכים פוגשים בזרם ימי חזק הנגדי לכיוון תנועתם, אורך הגל מתקצר (בדומה לאפקט של בלימה) והאנרגיה שלו נדחסת כלפי מעלה. כתוצאה מכך גובה הגל מזנק באופן דרמטי והוא הופך לתלול וקצר. זהו גורם מפתח להיווצרות תכופה של גלי פרא מול כף התקווה הטובה בדרום אפריקה, שם זרם אגולאס החמים פוגש ברוחות וגלים המגיעים מהאוקיינוס הדרומי; וכן באזור זרם המפרץ מול חופי ארצות הברית.
3. אי-יציבות בנימין-פייר ומנגנונים לא-ליניאריים (משוואת שרדינגר הלא-ליניארית): תאוריה בפיזיקה הגורסת כי גלים הם למעשה מערכות לא-ליניאריות. בתהליך הנקרא "אי-יציבות בנימין-פייר" (Modulation instability), גלים סמוכים מעבירים אנרגיה קינטית זה לזה. התהליך מאפשר לגל אחד "לשאוב" את האנרגיה מכל הגלים הסובבים אותו ולתפוח לממדי ענק (מעין סוליטון, המכונה "סוליטון פרגרין"). מתמטיקה זו חלה לא רק על מים, ובשנים 2010–2011 מדענים הצליחו ליצור "גלי פרא אופטיים" בסיבים אופטיים ואף גלי פרא בחומר ממשי בתנאי מעבדה, דבר שהוכיח את היתכנות התופעה באופן מוחלט.
4. מיקוד טופוגרפי: באזורים שבהם יש שינויים חדים בקרקעית הים (למשל, אזורי שרטון או קניונים תת-ימיים עמוקים בסמוך למדף היבשת), תצורת הקרקעית יכולה לשמש כמעין עדשה הממקדת את הגלים לנקודה אחת ומעצימה את גובהם (דוגמת אזור שקע רוקול מערבית לסקוטלנד).
5. תרומת הרוח: מחקרים חדשים (2024) הראו שבתנאים של רוח חזקה ועקבית לאורך אותו כיוון כמו קבוצת הגלים, הרוח מספקת אנרגיה "מסייעת" שמונעת מהגל הפראי להישבר מיד, ומאריכה את זמן קיומו במרחב הים.

מחקר מודרני מן החלל

במטרה לכמת ולהבין את התופעה שגבתה את חייהם של ספנים רבים, נפתח פרויקט "מקסווייב" (MaxWave) של סוכנות החלל האירופית (ESA). במסגרת הפרויקט בשנת 2001, נותחו נתוני מכ"ם משני לווייני מחקר (ERS-1 ו-ERS-2). הלוויינים סרקו שטח של 1.5 מיליון קילומטרים רבועים של פני האוקיינוס ברחבי העולם על פני שלושה שבועות. התוצאות הדהימו את הקהילה המדעית: מתוך כ-30,000 תמונות מכ"ם, זוהו לא פחות מעשרה גלי פרא שגובהם התנשא ל-25 מטרים ומעלה. המחקר הפריך לחלוטין את ההשערה שגלים אלו מתרחשים "אחת לאלף שנים", והוכיח שגלי פרא אינם רק מציאותיים, אלא מתרחשים באוקיינוסים כמעט מדי יום. עקב ממצאים אלו הוקם פרויקט המשך בשם "Wave Atlas" למפות את האזורים המועדים ביותר בעולם לקיומם של גלים קיצוניים.

אירועים בולטים ומפגשים מתועדים

עד המאה ה-20

• מגדלור אי הנשר (Eagle Island), 1861: גל ענק ניפץ את חלונות מגדלור פלנן שבמערב אירלנד, השוכן על צוק מוגבה. המים שטפו את המבנה והציפו אותו, מה שמעיד על גל שטיפס לזווית גובה של למעלה מ-40 מטרים.
• מגדלור פלנן (Flannan Isles), 1900: שלושת שומרי המגדלור באיים ההברידיים החיצוניים בסקוטלנד נעלמו ללא עקבות לאחר סערה. ציוד כבד שהיה מקובע בגובה 34 מטרים מעל פני הים נמצא מעוקם ופגוע מעוצמת הפגיעה, מה שהוליד תאוריה אודות פגיעת גל פרא.

המאה ה-20

• הנסיך וילהלם (SS Kronprinz Wilhelm), 1901: ב-18 בספטמבר, אוניית הנוסעים הגרמנית, שהייתה המודרנית ביותר בתקופתה וזכתה בפרס "סרט התכלת", נפגעה מגל ענק שהכה בה חזיתית במהלך מסע הבכורה שלה משרבורג לניו יורק.
• הלוסיטניה (RMS Lusitania), 1910: בליל ה-10 בינואר, פגע גל חזיתי בגובה של כ-23 מטרים בחרטום אוניית הנוסעים הבריטית המפורסמת, עיקם את סיפון הצופים וניפץ את חלונות גשר הפיקוד הרחק מעל פני הים.
• מסע הסירה ג'יימס קיירד, 1916: במהלך מסע ההישרדות וההצלה בסירה פתוחה מאי הפיל לאי דרום ג'ורג'יה, תיעד חוקר אנטארקטיקה ארנסט שקלטון מפגש אימתני עם קיר מים שהוא כינה "גל ענק".
• הומריק (RMS Homeric), 1924: אוניית הנוסעים הבריטית נפגעה מגל בגובה 24 מטרים בזמן סופת הוריקן מול החוף המזרחי של ארצות הברית. הפגיעה פצעה שבעה אנשים, ניפצה חלונות ואשנבים רבים, סחפה את אחת מסירות ההצלה וניתקה אביזרי סיפון כבדים.
• רמאפו (USS Ramapo), 1933: ב-7 בפברואר, בעודה שטה באוקיינוס השקט במסלול ממנילה לסן דייגו, ספגה אוניית העזר של הצי האמריקאי פגיעה מאחור מגל עצום. בהסתמך על חישובי מתמטיקה טריגונומטרית לפי תורן האונייה, קציני הספינה העריכו את גובהו ב-34 מטרים.
• קווין מרי (RMS Queen Mary), 1942: במהלך מלחמת העולם השנייה נשאה האונייה למעלה מ-10,000 חיילים. מול חופי סקוטלנד היא נפגעה בדופנה מגל פתאומי בגובה 28 מטרים. האונייה, שהייתה גדולה בהרבה מאוניות תקופתה, קיבלה זווית הטיה חדה של 52 מעלות ועמדה על סף התהפכות מלאה בטרם התיישרה בחזרה (אירוע שהיווה השראה לסרט האסונות "הרפתקה בפוסידון").
• מיכלאנג'לו (Michelangelo), 1966: אוניית נוסעים איטלקית ספגה פגיעת גל פרא בגובה 24 מטרים באוקיינוס האטלנטי. כוח המים בקע חור במבנה העליון, ניפץ זכוכיות משוריינות, וגרם למותם של שלושה בני אדם ולפציעתם של כ-50.
• מינכן (MS München), 1978: ספינת המשא הגרמנית אבדה בים עם כל 28 אנשי צוותה, ככל הנראה כתוצאה ממפגש קטלני עם גל פראי שקרע מעליה סירות הצלה שהיו תלויות בגובה רב מעל קו המים.
• דרבישייר (MV Derbyshire), 1980: אוניית צובר בריטית ענקית באורך קרוב ל-300 מטר אבדה בסערת טייפון מדרום ליפן עם כל צוותה. חקירות וצילומים תת-ימיים בשנות ה-90 העלו שמכסי פתחי המטען שלה בחרטום קרסו במכה אחת מעוצמת מים כבירה, ככל הנראה מפגיעת גל פרא.
• המכלית לאנגדוק (Esso Languedoc), 1980: גל פראי בגובה של כ-30 מטרים שטף את סיפון המכלית הצרפתית בסמוך לדרבן שבדרום אפריקה. הגל המאיים תועד בזמן אמת בתמונה מפורסמת על ידי הקצין הראשון.
• אסדת המחקר גורם (Gorm), 1984: תיעוד מכשיר חשוב לפני גל דראופנר. מכשור על אסדת גורם בים הצפוני רשם גל תלול ויוצא דופן בגובה 11 מטרים במצב ים שקט יחסית שבו שאר הגלים עמדו על פחות מ-4 מטרים.
• מגדלור פאסטנט (Fastnet), 1985: המגדלור ניצב בים האירי, דרומית לאירלנד, נפגע מגל פרא שגובהו הוערך בלא פחות מ-48 מטרים.
• קארטלי (Kartli), 1991: טראולר רוסי נפגע בדצמבר מגל פרא מול חופי סקוטלנד. הגל פירק את גוף הספינה. 4 אנשי צוות נהרגו והשאר חולצו לאחר שהספינה נטרפה.
• קווין אליזבת 2 (RMS Queen Elizabeth 2), 1995: נתקלה בגל קיר פראי בגובה 29 מטרים בצפון ההאוקיינוס האטלנטי, במהלך "הוריקן לואיס". רב החובל של האונייה תיאר שהגל "יצא פתאום מהחושך ונראה כמו הצוקים הלבנים של דובר."
• תעלת רוקול (Rockall Trough), 2000: ספינת מחקר אוקיינוגרפית מערבית לסקוטלנד מדדה גלים מפסגה לשפל של 29.1 מטרים – הגבוהים ביותר שתועדו עד אז במכשור מדעי פתוח. עם זאת, מכיוון שהגובה המשמעותי (SWH) של גלי הסערה באותו זמן היה 18.5 מטרים, אירוע זה הוגדר כסערה קיצונית ולא כ"גל פרא" במובן של חריגות פתאומית.

המאה ה-21

• ברמן (MS Bremen) וקלדוניאן סטאר (Caledonian Star), 2001: בשני אירועים נפרדים סמוכים, שתי ספינות תענוגות ספגו פגיעת גלי פרא בגובה 30 מטרים באוקיינוס האטלנטי הדרומי בדרך לאנטארקטיקה. גשר הפיקוד בברמן, בגובה 15 מטרים מעל קו המים, נופץ והספינה נותרה ללא חשמל וללא ניווט למשך שעתיים עד שחודשה אספקת הכוח. תקריות אלו היו הזרז העיקרי ליוזמת "מקסווייב".
• מפרץ מקסיקו, 2004: במהלך הוריקן איוואן, חיישני לחץ שמוקמו בקרקעית הים על ידי מעבדת המחקר של צי ארצות הברית, זיהו גל חריג שגובהו נאמד ב-27.7 מטרים ואורכו כ-200 מטרים.
• הלוכדים הקטלניים, 2005: ספינת הדיג "Aleutian Ballad" תועדה במצלמות (עבור הסדרה הדוקומנטרית "הלוכדים הקטלניים" בערוץ דיסקברי) כשהיא נפגעת מגל פרא פתאומי בלב ים ברינג. הגל השכיב את הספינה לחלוטין על צידה וגרם לנזקים אדירים, אך היא הצליחה להתיישר ולהינצל.
• סכנה לכלי טיס מנמיכי טוס, 2006: חוקרים מהמכון הימי של ארצות הברית פרסמו תאוריה שלפיה גלי פרא פתאומיים עשויים להיות אחראים לאובדן בלתי מוסבר של כלי טיס מנמיכי טוס מעל האוקיינוס, כגון מסוקים של משמר החופים שאבדו פתאום מהמכ"ם במהלך משימות חיפוש והצלה.
• לואיס מג'סטי / קראון איריס (Louis Majesty), 2010: אוניית הנוסעים (הפועלת כיום כ"קראון איריס" בחברת מנו ספנות) נפגעה בחודש מרץ משלושה גלי ענק רצופים ("שלוש אחיות") בעת חציית מפרץ ליון בים התיכון. הגלים חרגו משמעותית משאר גלי הים באותה עת, ניפצו חלונות בטרקלין הנוסעים, וגרמו למותם של שני נוסעים מחתכי זכוכית.
• מול חופי ישראל, 2018: בינואר 2018, בסערה חורפית, תועד גל פרא באזור נמל אשדוד מול חופי ישראל על ידי מד גלים. התיעוד וניתוח התופעה בים התיכון נעשו במסגרת מחקר של המכון הישראלי לחקר הנדסה ימית בטכניון.
• הוריקן דוריאן, 2019: במהלך "הוריקן דוריאן", נמדד גל פרא מסיבי שגובהו הוערך בלא פחות מ-30 מטרים סמוך לחופי ניופאונדלנד שבקנדה.
• אנטארקטיקה, 2022: בנובמבר 2022, נוסעת אמריקאית נהרגה כאשר גל פרא פתאומי וחריג פגע בספינת תענוגות שהייתה בדרכה לאנטארקטיקה בחציית מעבר דרייק.

ראו גם

• גלי ים
• אוקיינוגרפיה
• צונאמי
• זרם ימי
• המכון הישראלי לחקר הנדסה ימית

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא גל פרא בוויקישיתוף

• Freak waves, rogue waves, extreme waves and ocean wave climate מאמר באנגלית על גלי פרא מן המחלקה למתמטיקה באוניברסיטת ברגן, נורווגיה.
• The Storm: "Stolt Surf" in the North Pacific, 1977 תיאור כתוב ומצולם של פגיעת גל ענק ששטף מכלית בזמן סערה באוקיינוס השקט.
• רן לוי, "הידען", גלי פרא: סיפורם של גלי הענק שהמדע לא הכיר, באתר ynet, 2 במרץ 2008
• רן לוי, גלי פרא: מפלצות הים שהמדע לא הכיר, "בין גלים" ספטמבר 2013, עמ' 40.
• פרק 21: גלי פרא (ארכיון), מתוך הפודקאסט עושים היסטוריה של רן לוי.
• The Grand Unified Theory of Rogue Waves, מגזין Quanta, פברואר 2020 (באנגלית).
• This Month in Physics History: January 1, 1995: Confirmation of the Existence of Rogue Waves, פרסום של החברה האמריקאית לפיזיקה, ינואר 2018 (באנגלית).

לקריאה נוספת

• סוזן קייסי, The Wave: In Pursuit of the Rogues, Freaks, and Giants of the Ocean, הוצאת Anchor Canada, 2011.
• קרייג ב. סמית', Extreme Waves, הוצאת Joseph Henry Press, 2006.
• כריסטיאן חריף, יפים פלינובסקי ואלכסיי סלוניאייב, Rogue Waves in the Ocean, הוצאת Springer, 2008.