Laevanduses kasutatakse piirkonnas seilavate aluste asukoha ja kiiruse tuvastamiseks jälgimissüsteeme. Kui need süsteemid on häiritud või tahtlikult välja lülitatud, võib olla lahendus kasutada laeva tekitatud lainete analüüsi, kirjutab Tallinna Tehnikaülikooli meresüsteemide instituudi vanemteadur Ilja Maljutenko ajakirjas Akadeemiake.

Tallinna Reaalkooli õpilane Anna Egorova leidis oma uurimistöös, et veealuste rõhuanduritega salvestatud laevalainete põhjal on võimalik hinnata mööduvate laevade kiirust ning teatud juhtudel ka nende kaugust mõõtekohast. Õpilasuurimus "Laeva kiiruse ja kauguse määramine mõõtekohast laevalainete salvestuste alusel" põhineb klassikalisel Kelvini laineteoorial ning tekkinud lainevälja spektraalanalüüsil.

Mustrid meredes

Merefüüsika uurib, mõõdab ja mõtestab meie planeedi meredes erinevaid protsesse ja mustreid. Üks selliseid mõõdetavaid suurusi on laeva liikumisest tekkivad lained, mida võib võrrelda ka värskesse lumme jäetud jälgedega. Just nagu lumejälgede sügavuse, sageduse ja suuruse põhjal saab teha oletusi nende tekitaja omaduste kohta, annavad ka lained teavet neid tekitanud laeva kohta.

Märg vagu, mille laev n-ö vette künnab, täitub hetkega, kuid vesi jääb rahutuks ning moodustab iseloomuliku lainemustri, mis levib üle pikkade vahemaade ning millest on võimalik selle laeva kohta nii mõndagi järeldada. Nii saab näiteks uurida varjatud laevaliiklust.

Anna Egorova kasutas oma uurimistöös laeva kiiruse hindamiseks veealuste rõhuandurite abil salvestatud laevalainete signaale ja spektrogramme. Kui tavaliselt kasutatakse spektrogramme akustikas, et jälgida ajas erineva sagedusega helilaineid, siis sarnast lähenemist saab kasutada ka merepinna lainetuse uurimiseks.

Spektrogramm annab visuaalse kujutise suurest heli- või lainepildist ning teatud mustrid võimaldavad eristada selle allika omadusi. Nii nagu heliruumis, järgivad ka veepinnal levivad lained kindlaid lainelevi seaduspärasusi. Laeva taga tekkiv iseloomulik lainemuster võib säilitada oma omadusi pikkade vahemaade taha levides.

Laevajäljed Liivi lahes

Lainelevimise seaduspärasid ja lainemustreid kasutas Anna Egorova ka oma töös, rakendades spektraalanalüüsi, et teha kindlaks Skulte sadama piirkonnas Lätis mööduvate laevade kiirusi ja kaugusi. Selleks kasutas ta merepõhja paigutatud rõhusensorite aegridu, mille põhjal koostas spektrogrammid ning otsis neist laevalainetele iseloomulikke mustreid.

Vajadus laevu otse lainevaatluste põhjal tuvastada on üha olulisem, eriti hiljutiste sündmuste taustal, mil Läänemere laevaliikluses pälvivad rohkelt tähelepanu arvukad nn varilaevad ning GPS-segajad võivad takistada laevade jälgimis. Autor rõhutas, et sellise märja jälje n-ö kuulamisel on mitmeid praktilisi eeliseid, sest laev võib püüda enda jälgimist varjata erinevate tehnoloogiliste vahenditega, kuid veepinnale levivaid laineid see siiski vältida ei saa.

Töös näitas Egorova, et lainelevi omadusi kasutades osutus võimalikuks tuvastada lainete andmetest mitmeid Riia lähedal asuva Skulte sadama piirkonnast möödunud laevu. Täpsemad hinnangud sai autor anda laevade kiirustele, samas kui kaugusemäärangud osutusid ebamäärasemaks, kuna see on seotud mitmete ligikaudsete parameetrite ning lainete levimise tingimustega.

Erijuhtudena tuvastas ta ka mõned laevalainete kauglevi juhtumid, kus eritüüpi mittelineaarsed soliton-tüüpi lained ehk solitonid võisid pärineda kaugel avamerel sõitvatelt laevadelt. Solitonid on koonduvad lained, mis säilitavad levimisel oma kuju ja sageduse mitmete tundide jooksul ning võivad seega levida üle avamere kümnete kilomeetrite kaugusele.

Anna Egorova uurimistöö "Laeva kiiruse ja kauguse määramine mõõtekohast laevalainete salvestuste alusel" pälvis 2026. aasta õpilaste teadustööde riiklikul konkursil gümnaasiumiastmes I preemia ja Tallinna Tehnikaülikooli eriauhinna. Tööd juhendas Tallinna Tehnikaülikooli mereteadlane Tarmo Soomere. Lisaks valiti Anna esindama Eestit teaduskonkursil Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF 2027) Ameerika Ühendriikides.

Uurimistööga saab põhjalikumalt tutvuda õpilaste teadusajakirja Akadeemiake 2026. aasta numbris.