Цунами - Николай Алексеевич Щетников
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Время свершения этого грандиозного события относите к глубокой древности — 2500 лет назад. Понятно, что ни о каком научном рассмотрении явления тогда не могло быть и речи. Изучение цунами стало возможно лишь после возникновения и развития сейсмологии, так как цунами, как правило, является следствием землетрясения В свою очередь, рождением науки сейсмологии можно считать время изобретения (начало текущего века) русским ученым академиком Б. Б. Голицыным электродинамического сейсмографа — прибора, с помощью которого сравнительно точно и просто определяется эпицентр землетрясения.
В настоящее время высказываются различные взгляды на причины, порождающие цунами. Наряду с основной причиной — землетрясением, к таковым относят нагоны воды в бухты, вызванные тайфунами, штормами, сильными приливами. Это, по-видимому, объясняется происхождением слова «цунами» (в переводе с японского — «волна в гавани»).
Существуют также различные взгляды и на механизм образования очага цунами, возбужденных землетрясениями. В частности, предполагают, что само по себе землетрясение не возбуждает цунами, а служит лишь спусковым механизмом. Причиной же являются мутьевые (суспензионные, турбидитные) потоки осадкового вещества, обладающего тиксотропными свойствами (при определенных условиях способного к разжижению) и скапливающегося в каньонах цунамигенных зон и участков. Это вещество при землетрясениях даже небольшой силы поручает как бы толчок к быстрому разжижению и движению и создает предпосылки для возникновения очага цунами.
Не входя в дискуссию о правильности высказываемых взглядов, обратимся к наиболее распространенному определению цунами и причин, их порождающих. Под «цунами» понимают длиннопериодные морские гравитационные волны, внезапно возникающие в морях и океанах именно в результате землетрясений, очаги которых расположены под дном морей и океанов. Цунами может возникать и от взрывов подводных вулканов, подводных и береговых обвалов и оползней, образующихся, в свою очередь, вследствие землетрясений.
Эти волны обладают большой скоростью распространения и огромной кинетической энергией, что способствует их глубокому проникновению на сушу. При подходе к берегу они деформируются и, накатываясь на берег, иногда производят громадные разрушения. При этом следует оговориться, что значительной разрушительной силой обладают лишь цунами, порожденные землетрясениями большой энергии, с магнитудой, приблизительно равной или большей 8,0.
Проведенные в последнее время предварительные исследования показывают, что цунами могут быть вызваны землетрясениями и значительно меньшей магнитуды (например, М≥5,0). Но они проявляются чаще всего в виде незначительного подтопления, которое можно обнаружить только с помощью соответствующих приборов. Очаги цунами обычно приурочены к эпицентральным областям землетрясений.
Известно, что наибольшее количество землетрясений происходит на Тихоокеанском побережье. Естественно предположить, что и цунами чаще всего случаются в Тихом океане. Приблизительные подсчеты показывают следующее распределение (в %) цунами в различных морях и океанах:
Тихий океан (в основном по периферии) 75
Атлантический океан 9
Индийский океан 3
Средиземное море 12
Прочие моря
В Советском Союзе воздействию цунами подвержены, по существу, только дальневосточные берега: Камчатка, Курильские и Командорские острова и, частично, Сахалин.
Итак, в результате каких процессов происходят цунами? Наблюдения показывают, что это главным образом: а) внезапное смещение участка поверхности моря или океана в вертикальном направлении (или близком к вертикальному) за счет аналогичного смещения вниз или вверх соответствующего участка морского дна; б) резкий сдвиг воды в горизонтальном (или близком к нему) направлении вследствие аналогичного смещения больших блоков земной коры с крутыми склонами вблизи глубоководных впадин; в) надводные или подводные обвалы и оползни; г) взрывы или крупные извержения подводных вулканов; д) вибрация дна и др.
При этом нужно иметь в виду, что цунами возникает только в случае быстрого, почти мгновенного свершения указанных процессов. Когда происходят мощные цунами, можно говорить по крайней мере о четырех условиях, им благоприятствующих: 1) очаг землетрясения располагается под дном моря, океана (бывает, правда редко, несовпадение очагов землетрясения и цунами) или в сравнительной близости от тех крупных блоков земной коры, которые, смещаясь вследствие землетрясения в горизонтальном направлении в сторону океана, соприкасаются непосредственно с большими водными толщами; 2) над эпицентральной областью землетрясения находится слой воды значительной мощности; 3) глубина очага землетрясения невелика (10–60 км); 4) землетрясение должно быть большой силы (или если речь пойдет об оползне или обвале, то масса пород, участвующих в образовании цунами, должна иметь достаточно большой объем).
Наибольшей разрушительной силой обладают, как правило, цунами с очагами в глубоководных зонах.
В открытом океане волны цунами невысоки (при самых сильных землетрясениях предположительно не превышают 2–3 м), имеют значительную (иногда достигающую 200–300 км) длину волны и скорость распространения, соизмеримую со скоростью современного пассажирского реактивного самолета.
Скорость движения волны определяется по формуле. Лагранжа: v = √gH, где g — ускорение силы тяжести и Н — глубина бассейна в месте определения скорости.
При подходе к берегу в зависимости от прибрежного рельефа дна и конфигурации береговой линии цунами могут «вырастать» от 1–2 м высоты в открытом океане до нескольких десятков метров на берегу. Но, пожалуй, главное, с чем связано увеличение высоты волн, это — уменьшение глубины океана. Последнее может быть вычислено по формуле Эри — Грина:
hм = hг 4√Hг/Hм
где hм — высота волны на мелководье глубиной Hм; — высота волны на глубине Нг.
Преобразование и рост волны начинают заметно проявляться у границы материковой отмели (глубина 200 м а меньше) и происходят наиболее интенсивно с глубины 10–15 м. Попадая в мелководную прибрежную зону, волна деформируется — растет ее высота с одновременным увеличением крутизны переднего фронта. С приближением к берегу она начинает опрокидываться, создавая пенящийся, бурлящий, большой высоты водяной поток, который и производит разрушения на берегу.
Разрушительная сила волн цунами зависит от интенсивности породивших их землетрясений, расстояний от места возникновения до берега, протяженности очага цунами и первоначальной высоты волны, а также от особенностей рельефа дна на пути распространения волны и конфигурации береговой линии.
При очень крутых уклонах дна и прямолинейных берегах, а также на участках с достаточно высокими берегами цунами вырастает несильно и не причиняет сколько-нибудь значительных разрушений. Особую опасность представляют собой суживающиеся, с уменьшающимися глубинами бухты и проливы, в которых происходит значительное увеличение высоты, а стало быть, и разрушительное действие волн. При этом в случае низменного побережья волна захватывает большие участки суши, сметая все на своем пути. Крайнюю опасность представляют устья
