ЦУНАМИ

К опасным явлениям, следует отнести также цунами, которые могут быть вызваны землетрясениями, оползнями, вулканическими извержениями и другими явлениями. Свыше 79% волн цунами вызываются подводными землетрясениями, когда под водой образуется вертикальная трещина и часть дна опускается (рис. 5.18).

Если землетрясение происходит в океане, над его эпицентром при внезапном вертикальном смещении дна во всей массе воды возникают своеобразные волны, двигающиеся со скоростью до 800 км/ч во все стороны от эпицентра. Вода — это несжимаемая жидкость, поэтому при внезапном поднятии дна на поверхности океана возникает купол, который распадается на волны, идущие на поверхности океана во все стороны. В открытом океане эти длинные волны практически не ощутимы, но с приближением к пологому берегу, в заливах, бухтах, высота многократно увеличивается, образуется крутая водяная стена, высотой до 10—15 м и более, с колоссальной силой обрушивающаяся на берег, сметая все на своем пути. Приближаясь к отмелому берегу, когда глубина меньше половины длины волны, трение воды о дно уменьшает ее скорость в нижней части, тогда как в верхней — скорость выше. Именно поэтому волна как бы «вырастает» в высоту и, «забуруни- ваясь», обрушивается на берег (рис. 5.19). Так, например, город Хило на Гавайских островах в 1946 и 1960 гг. подвергся разрушительным

Причины возникновения цунами

Рис. 5.18. Причины возникновения цунами

цунами, когда погибло более 200 человек. Интересно, что цунами 22 мая 1960 г. зародилось при землетрясении около Чили, и волны достигли гавани Хило только через 15 ч, пройдя путь в 10,5 тыс. км со скоростью около 700 км/ч. В 2011 г. вблизи острова Хонсю в Японии произошло мощнейшее землетрясение с магнитудой 9,0. Очаг землетрясения находился в Тихом океане на глубине 32 км вблизи восточного побережья. Землетрясение вызвало сильное цунами, которое произвело массовые разрушения на северных островах японского архипелага. Высота четырех волн цунами в некоторых районах превышала 6 м. Цунами распространилось по всему Тихому океану; во многих прибрежных странах, в том числе по всему тихоокеанскому побережью Северной и Южной Америки, от Аляски до Чили было объявлено предупреждение и проводилась эвакуация. Однако когда цунами дошло до многих из этих мест, оно вызвало лишь относительно незначительные последствия. На побережье Чили, которое находится дальше всех от тихоокеанского побережья Японии (около 17 тыс. км), зафиксированы волны до 2 м в высоту. Причиной возникновения землетрясения стал сдвиг. Геофизик Росс Штейн считает, что Тихоокеанская плита сдвинулась на восток на расстояние до 20 м. Землетрясение было настолько сильным, что повлияло на гравитационное поле Земли, что привело к изменению орбит некоторых космических аппаратов.

В истории известно описание последствий разрушительных цунами, опустошавших целые побережья. 1 ноября 1755 г. произошло знаменитое Лиссабонское землетрясение и возникшее при этом цунами высотой в 5 м обрушилось на побережье Португалии, Испании и Марокко. Только в Лиссабоне погибло более 60 тыс. человек, а волны цунами были отмечены по всему Атлантическому побережью.

Уровень океана поднялся так высоко, что у кораблей, стоявших в гаванях Ирландии, оборвались якорные цепи. Вообще, волны выше 10 м бывают не так уж часто, но и при меньших волнах жертвы исчисляются многими тысячами. Достаточно вспомнить цунами 2004 г. в Индийском океане, волны которого привели к гибели около 400 тыс. человек, причем не только в Индонезии, особенно у курортного города Пхукет, но и в Шри-Ланке. Цунами достигло побережья Африки в районе Сомали.

России опасность цунами грозит Восточному побережью Камчатки и Курильским островам, где создана служба предупреждения, а поселки строятся на высоких местах, недоступных волнам. В 1952 г. в результате землетрясения в районе Алеутского желоба образовались волны цунами, которые достигли Камчатки, Курил, Японии. Высота волн колебалась от 8 до 18 м, а средняя скорость достигала 500 км/ч. Многие поселки и селения в прибрежной зоне были разрушены, погибло много людей. Был полностью разрушен и город Северокурильск на острове Парамушир. С 1737 по 1937 г., т.е. за 200 лет, у побережья Камчатки и Курил отмечено 35 цунами.

Причины возникновения цунами, их географическая приуроченность. Основными характеристиками любой волны является высота — расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны, длина волны — расстояние по горизонтали между смежными вер-

Образование цунами

Рис. 5.19. Образование цунами:

7 — до землетрясения; 2 — землетрясение; вследствие поднятия и опускания блоков дна возникают водяные горб и впадина на поверхности океана; 3 — на месте впадины образуется водяной купол; 4 — купол распадается на круговые волны; 5 — возрастание высоты волны при подходе к пологому берегу и ее обрушение шинами или подошвами волн, период — интервал времени между приходом двух соседних гребней. Скорость распространения волн цунами до 1 тыс. км/ч, а длина волн достигает 1 тыс. км, это едва ли не самые длинные волны в природе. Частицы воды двигаются до самого дна, поэтому волны цунами имеют колоссальную энергию. Высота волн цунами в открытом море не превышает 2 м, в то время как у побережья высота волн значительно выше (табл. 5.6).

Таблица 5.6

Шкала интенсивности цунами (по К. Ииде и А. Имамуре) [16, с. 43]

Интенсивность

Баллы

Характеристика

Умеренное

1

Максимальная высота подъема воды на берегу — 2 м, цунами средней силы, отмечается всеми. Плоские побережья затоплены, легкие суда выбрасываются на берег, портовые сооружения подвергаются небольшому ущербу

Сильное

цунами

2

Средняя высота волны 2—4 м, максимальная — до 6 м. В прибрежной полосе длиной в десятки километров происходит частичное разрушение легких и повреждение прочных зданий, повреждение набережных. Легкие суда выбрасываются на берег или уносятся в море. Побережье покрывается плавучими обломками. Значительное число жертв

Очень сильное цунами

3

Средняя высота волны 4-8 м, максимальная — до 10—20 м. В прибрежной полосе длиной до 400 км полное разрушение легких и значительное повреждение прочных зданий, сильный смыв почвы с полей. Повреждение всех судов, кроме крупнейших. Много жертв

Разрушительное

цунами

4

Средняя высота волны 8—16 м, максимальная — до 30 м. В прибрежной полосе длиной 500 км сильное повреждение или разрушение всех построек, уничтожение садов, плантаций. Сильное повреждение крупнейших судов. Много жертв

Изучение цунами стало возможным только после создания такого прибора, как сейсмограф, и появления науки сейсмологии, поскольку цунами обычно является следствием землетрясения. Когда к поверхности воды внезапно прилагается какая-то сила, возникают волны. Так, импульс, возникший от камешка, брошейного в пруд, порождает серию волн, имеющих вид концентрических кругов. В океане такая же картина — только в несравненно больших масштабах — наблюдается при землетрясениях, извержениях вулканов, оползнях дна или ядерных взрывах. Серия волн, вызванная таким толчком, несет гигантское количество энергии и распространяется с огромной скоростью. Такие волны, обрушиваясь на населенные районы побережья, вызывают катастрофические разрушения. Точное определение цунами звучит так — это волны катастрофического характера, возникающие главным образом в результате тектонических подвижек на дне океана.

В обиходе с давних пор принято было называть такие волны приливными — к немалому раздражению океанографов, знающих, что приливы тут совершенно ни при чем. Чтобы покончить с путаницей, для этих волн предложили использовать японский термин «цунами», который довольно быстро привился. Он образован из двух иероглифов, читающихся как «цу», что означает «гавань», и «нами» — «большая волна». Хотя «большая волна в гавани» и звучит несколько описательно, этот термин неплохо отвечает сути явления, поскольку волны цунами именно при приближении к берегу сильно увеличивают свою высоту. Далеко в море моряки не замечают цунами, поскольку волны там длинные и пологие. Около берега они увеличивают свою высоту до страшных размеров, разрушая все в прибрежной полосе, выбрасывая на берег огромные суда, стоящие на якоре. Использование японского слова «цунами» также оправдано тем, что именно Японские острова сильно страдают от таких волн.

Основное «гнездилище» цунами — Тихий океан. Ведь именно Тихий океан опоясан великим «огненным кольцом», с которым связана основная масса землетрясений и вулканических извержений. Поэтому цунами, которые связаны с землетрясениями и вулканами, чаще всего совершают «набеги» на Тихоокеанское побережье. Памятники жертвам цунами обычны для городов Тихоокеанского побережья, например памятник на острове Хонсю в Японии. Одно из самых сильных в истории цунами обрушилось на Японию 15 июня 1896 г., когда высота волн достигала 35 м, погибло 27 тыс. человек, все прибрежные городки и деревни, растянувшиеся на 800 км, прекратили свое существование.

В Европе цунами — более редкие явления, чем на Тихоокеанском побережье. Самые известные катастрофы такого рода — цунами 1755 г. в Лиссабоне и 1908 г. в Мессине (Сицилия). Менее известны, но не менее разрушительны цунами в Индийском океане.

При подводном землетрясении, когда под водой образуется вертикальная трещина и часть дна опускается, поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, т.е. среднему уровню моря, что порождает серию волн. Описываемое явление можно сравнить с тем, что происходит, если из дна ванны, наполненной водой, резко вытащить пробку: на мгновение участок дна как бы исчезает. Опирающаяся на него колонна воды проваливается, и на поверхности образуется яма. Затем, если вставить эту пробку на место, эта яма исчезает, но вода, устремившаяся к ней со всех сторон, чтобы ее заполнить, создаст волнение.

В глубоком океане масса такой потерявшей опору колонны воды огромна. Когда сброс дна прекращается, эта колонна находит себе новый, более низкий «пьедестал» и таким движением рождает волны с высотой, эквивалентной расстоянию, на которое переместилась эта колонна. Подвижка при землетрясениях имеет высоту обычно порядка 50 см, но по площади огромна — десятки квадратных километров. Поэтому возбуждаемые волны цунами имеют маленькую высоту и очень большую длину, эти волны несут колоссальный запас энергии. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным, т.е. порождающим катастрофическую волну, может быть лишь землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Сила подземного толчка, конечно, важна, но чтобы вызвать цунами, толчок должен произвести сброс участков морского дна. Несколько упрощая, можно сказать так: если очаг землетрясения лежит не глубоко под дном океана (10—60 км), землетрясение обладает большой силой (магнитудой 7,8), то возникновение цунами почти совершенно неизбежно. Если магнитуда меньше 6,0, вероятность цунами близка к нулю.

Причиной возникновения цунами может быть и оползень. Цунами такого типа возникают довольно редко. Широко известна волна, вызванная при обрушении в воды залива целой горы, что было вызвано землетрясением (рис. 5.20). 9 июля 1958 г. после землетрясения, случившегося на Аляске, огромная масса льда и камней объемом около 30,6 млн м3 обрушилась с высоты 910 м в воды бухты Гильберта, являющейся частью залива Литуйя, вызвав волну высотой более 500 м.

Другим источником цунами могут служить вулканические извержения. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, как и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются кальдеры, которые моментально заполняются водой, в результате чего возникает длинная и невысокая волна.

Следы воздействия цунами в заливе Литуйя (Аляка) [56]

Рис. 5.20. Следы воздействия цунами в заливе Литуйя (Аляка) [56]:

1 — область разрушения от цунами; 2 — оползень; 3 — разлом Фейвезе; 4 — высота повреждений; 5 — суша; 6 — ледники; 7 — ледниковые намывы породы

Классический пример — волны цунами, образовавшиеся после извержения Кракатау в 1883 г., которые наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5 тыс. кораблей, погибло 36 тыс. человек.

В век атомной энергии у человека в руках появилось средство произвольно вызывать сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 г. США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра еще достигала 1,8 м. Эксперименты дали возможность установить, какой именно гребень бывает наибольшим, а какой — наименьшим. По этому поводу раньше возникало немало легенд: кто говорил об обязательном «девятом» вале, кто называл другие полумистические цифры. В действительности чаще всего самой высокой и сильной является одна из первых волн. И чем дальше от источника, как удалось установить, тем больший «порядковый номер» носит максимально высокий гребень.

Меры защиты и предупреждения. Для защиты от этих опасных явлений была создана Служба предупреждения цунами с центром в Гонолулу на Гавайских островах. Сейсмические станции, расположенные на островах по периферии Тихого океана, пересылают сведения непосредственно на эту станцию. Если происходит землетрясение, которое имеет достаточную магнитуду и может породить цунами, то во все районы, в пределах которых возможно цунами, посылается сигнал «Идет цунами» с указанием возможного времени прихода волны.

Опыт показывает, что не так страшны цунами, как человеческая неорганизованность во время бедствия. В большинстве случаев уберечься от цунами не так уж и сложно. Конечно, необходимо предупреждение населения о грозящей опасности, но каждый житель районов, где вероятно цунами, должен сам знать признаки возможного бедствия. Во-первых, сигналом потенциальной беды может служить землетрясение. Четким признаком цунами нередко служит отступание океана от берега — более сильное, чем при обычном отливе. И чем дальше уходит вода от берега, тем больше будет волна. На несколько минут, а то и на полчаса, смолкает шум прибоя. Заметив это, ни в коем случае нельзя бросаться собирать продукты моря, застрявшую на мели рыбу, поскольку очень скоро, иной раз через 5—15 мин, океан вернется и обрушится на берег. Убежать от него тогда уже не удастся!

Однако надо помнить, что не все цунами начинаются с необычного отлива и что отход моря может быть незначительным и незамеченным. Следует знать, что зимой признаком приближения цунами служит появление трещин в береговом льду, необычный дрейф льдин, например, в безветренную погоду, взбросы воды у кромки льда и др. При первых признаках опасности необходимо быстро и организованно уйти от побережья в глубину суши. Одной волной цунами обычно не ограничивается, чаще всего их бывает от 3 до 10. Поэтому успокаиваться, после того как одна волна пройдет, нельзя, так как опасность может снова возникнуть. Если же в продолжение 1,5—2 ч после сильного землетрясения океан вообще больше не отступал от берега и волны цунами не появлялись, значит, угроза миновала окончательно. Для кораблей и лодок во время цунами опасно стоять на якоре и находиться вблизи берега. Спасение для кораблей — в открытом море. Судам, находящимся в прибрежных водах или стоящим на якоре на открытом рейде, следует при угрозе цунами сразу же уйти в океан за 50-метровую отметку. Курс им следует держать перпендикулярно линии берега.

Выводы

Предсказания извержения вулканов чаще всего основываются на длительных наблюдениях за ними, т.е. мониторинге вулканической активности (сейсмичность, деформации поверхности, изменение теплопотока).

Усилия ученых, сосредоточенные на изучении динамики сейсмического процесса, способны привести только к уменьшению ущерба от катастрофических землетрясений, снижению неблагоприятных экологических последствий. Все дело в том, что землетрясения вызываются процессами, которые характеризуются нелинейностью. Хотя прогнозируемых явлений очень много, во много раз больше ложных тревог, пропусков цели, необоснованных идентификаций. Огромное большинство интересующих нас не только сложных, но и сравнительно простых процессов в общем случае не поддается прогнозированию. Их механизм часто таков, что порождает хаотическое поведение, непредсказуемое по своей природе, а не из-за недостаточной изученности или несовершенства методик. Последствием подводного извержения вулкана или землетрясения нередко является цунами. Наиболее разрушительной силой обладают цунами с очагами в глубоководных областях океана.

Контрольные вопросы

  • 1. Что понимается под термином «действующий вулкан»? Какова геологическая приуроченность действующих вулканов?
  • 2. Какие явления представляют опасность при извержении вулкана?
  • 3. Возможен ли прогноз извержения вулкана?
  • 4. Каковы причины возникновения землетрясения?
  • 5. Возможно ли предсказать землетрясение?
  • 6. Какие вторичные опасные природные явления возможны в результате землетрясения?

Рекомендуемая литература

  • 1. Лпродов В.А. Вулканы мира [Текст] / В.А. Апродов. — М.: Планета, 1982. - 367 с.
  • 2. Геологические стихии [Текст] / Б.А. Болт [и др.]; пер. с англ. Б.А. Борисова; под ред. Н.В. Шебалина. — М.: Мир, 1978. — 440 с.
  • 3. ГирДж. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться [Текст]: пер. с англ. / Дж. Гир, X. Шах. — М.: Мир, 1988. — 220 с.
  • 4. Гущенко И.И. Извержения вулканов мира [Текст] / И.И. Гущенко. — М.: Наука, 1979. — 302 с.
  • 5. Катастрофические процессы и их влияние на природную среду: монография: в 2 т. [Текст] / Ю.Н. Авсюк [и др.]; под ред. Н.П. Лаверова. — М.: Регион, общ. орг. ученых по проблемам прикладной геофизики; Мин-во пром-ти, науки и технологий РФ, 2002. — Т. 1. Вулканизм. — 435 с.
  • 6. Короновский Н.В. Общая геология: учебник [Текст] / Н.В. Коронов- ский. — М.: Книжный дом «Университет», 2006. — 528 с.
  • 7. Новейший и современный вулканизм на территории России [Текст] / отв. ред. Н.П. Лаверов; Ин-т физики Земли им. О. Ю. Шмидта. — М.: Наука, 2005. — 604 с.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >