Тайфуны цунами возникают в морях. Цунами – катастрофическое природное явление
Тысячи ученых во всем мире пытаются разобраться в причинах возникновения цунами, хотят изучить, как бороться с цунами, как избежать последствий после цунами.
Если загляните в японско-русский словарь, то найдете перевод слова «цунами» - «волна в гавани». Понятное дело, там нет ни слова о том, насколько опасны цунами, каковы причины возникновения цунами. Но то, что перевод слова «цунами» точный - это факт. Обращаем внимание, что «цунами» не склоняется: нельзя говорить «цунам», «цунамами», «цунамов», «цунамам». Во всех случаях используется форма «цунами». Но не будем отклоняться от темы. Нас больше интересует, что собой представляет цунами, какие основные причины возникновения цунами.
Цунами - невероятно огромные волны, способные нанести непоправимый урон живому и материальному миру. Несмотря на этот факт, заметить цунами в море сложно, когда волны цунами приходят к берегу, они увеличиваются в размерах, становятся очень заметными, это вызывает парализующий шок. Люди при виде цунами просто не знают, как себя вести. Цунами гипнотизируют.
Безусловно, многих манит столь уникальное явление, как цунами. Многие интересуются причинами возникновения цунами, последствиями цунами, возможностью предотвратить цунами.
Причины возникновения цунами: основные и второстепенные
По какой причине возникают цунами? В действительности их несколько.
Среди основных причин возникновения цунами представлены:
- Причина возникновения цунами № 1 - подземные толчки. Землетрясение считается примерно в 85% ключевой причиной возникновения цунами. Когда происходит смещение морского дна, когда одна литосферная плита надвигается на другую, происходит подъем воды (цунами). Тем и отличаются цунами от других видов волн: во время цунами задействуется вся толща воды, а не ее поверхностная часть. Цунами начинается там, где произошел разлом земных плит, в эпицентре землетрясения. Образовавшиеся гребни могут быть разной высоты: от метра до семидесяти и больше. Такая причина возникновения цунами вызывает самые большие разрушения в прибрежных зонах. Скорость цунами может составлять 800-900 км/ч. Когда цунами приближается на береговой зоне, энергия волн становится более концентрированной - и мощная сила обрушивается на людей, постройки, деревья.
- Причина возникновения цунами № 2 - оползни. Случаются они реже, чем землетрясения. Подобная причина возникновения цунами имеет особенность: оползни могут быть лишь в определенных местах. Цунами из-за оползней - явление нечастое, случаются редко. Оползни вызывают цунами лишь в 7% случаев. Они способны спровоцировать образование невероятно высоких волн: более 20-30 метров. Сила цунами в этом случае невероятно разрушительная. В истории было зафиксировано цунами, высота волн которого равнялась 524 метрам. Чаще оползни случаются в Индонезии. Особую опасность они несут в дельтах рек.
- Причина возникновения цунами № 3 - вулканическое извержение. В океанах много вулканов, которые едва возвышаются над водной гладью, а еще больше вулканов расположено на самом дне. В процентном соотношении вулканы становятся причиной возникновения цунами в 5%.
Другие причины возникновения цунами: падение в океан небесных тел (комет, метеоритов) или огромных обломков скал, деятельность людей (к примеру, цунами возникает по причине проведения испытаний ядерного, атомного оружия в океанах, морях).
Как вы понимаете, причинами цунами может быть что угодно, но чаще цунами - это «подарок» самой Матушки Природы. И людям остается лишь смириться с подобным «презентом», научиться выживать после цунами. Лучше, конечно, приложить максимум усилий по предвосхищению событий. И ученые, и простые люди обеспокоены последствиями цунами не меньше, чем причинами возникновения цунами. Если с причинами цунами бороться практически невозможно, то повлиять на последствия цунами, минимизировать их у нас есть шанс.
Цунами: страшные последствия
Когда мы слышим слово «цунами», первая мысль, приходящая на ум, - погибли люди. Безусловно, речь идет о самом страшном последствии цунами. Но есть и другие:
- затопление прибрежных территорий;
- уничтожение сельскохозяйственных угодий;
- разрушение домов, стратегически важных объектов, зданий, сооружений;
- повреждение кораблей, лодок, иных судов, которые были пришвартованы.
Цунами не выбирает, кого погубить, а что оставить в целости и сохранности.
Дабы существенно минимизировать ущерб от цунами, специалисты рекомендуют строить дома и прочие объекты подальше от берега. Когда следовать данной рекомендации не представляется возможным, имеет смысл возводить максимально прочные здания, на мощных колоннах, торцом по направлению к берегу. Тогда есть шанс, что ваш дом не сломается под ударом цунами.
Что касается судов, их лучше выводить в море сразу, как появится вероятность цунами.
Когда будет объявлено о том, что надвигается цунами, нужно быстро взять документы, какие-то продукты и жизненно важные вещи, а потом отправиться подальше от воды. Можно взобраться на гору (волны цунами не всегда высокие), можно просто уехать на пять-десять километров (лучше – больше). Так появится больше шансов на спасение от цунами. Точно спрогнозировать силу цунами, продолжительность цунами не могут ни ученые, ни уже существующее оборудование.
Внимательно смотрите на признаки цунами. Их мало. Землетрясение - первый предвестник цунами. Второй признак цунами – отлив. Третий признак цунами – нетипичное, непривычное поведение животных. Они первыми чувствуют угрозу. Когда все предвестники цунами сочетаются вместе, сомнений уже не остается. Надо бежать! Не рискуйте, не оставайтесь на побережье. Наслаждение от красоты цунами будет кратковременным, а жизнь вы уже себе не вернете. Все, кто видят волну, находятся ниже ее, а значит, у них нет возможности спастись.
Если бы все люди понимали природу цунами, если все знали, какие действия следует предпринимать в случае приближения цунами, жертв от стихии в мире было бы намного меньше, а количество спасшихся было бы намного больше. А это в свою очередь заставляет сделать соответствующие выводы.
Причины возникновения цунами.
В большинстве случаев (их около 85%) причиной возникновения цунами являются вертикальные смещения морского дна при землетрясениях. При этом поддвиг (субдукция) одной литосферной плиты под другую вызывает внезапное поднятие последней, а вместе с ней и поднятие огромных масс воды.
От места поднятия расходятся поверхностные волны. Они достигают ближайших берегов и называются местными цунами. Эти волны могут достигать высоты 30 метров и вызывают большие разрушения на берегах вблизи эпицентра землетрясения.
Но поднятие морского дна порождает ряд подводных волн по природе сходных со звуковыми, или ударными волнами.
Они распространяются в толще воды от поверхности до дна океана со скоростью 600-800 км/час. При приближении таких волн к удаленным берегам энергия их концентрируется из-за уменьшения глубины. Возникают поверхностные волны, которые и обрушиваются на берег. Эти цунами называются удаленными.
Такие волны способны со скоростью 200 м/сек за 22-23 часа пересечь Тихий океан от Чили до Японии.
В океане, из-за своей длины в 200-300 км и высоты всего 0,5 метра, с поверхности воды и с воздуха они не заметны.
Другая причина возникновения цунами - оползни выше или ниже уровня воды. Такие волны возникают в 7% случаев и имеют местное значение. Но высота их при этом может достичь более 20 метров и вызвать соответствующие разрушения. А при определенных условиях, как например, при землетрясении на Аляске и оползне в бухте Литуйя в 1958 году волна, достигшая противоположного берега бухты имела высоту 524 метра.
Приблизительно в 5% случаев причина возникновения цунами - извержение вулканов. Классический пример - взрыв вулкана Кракатау вблизи острова Ява в 1883 году. Возникшие волны стали причиной гибели 36 000 людей, а действие их ощущалось во всех гаванях мира.
Последствия цунами.
Кроме гибели людей цунами вызывают затопления значительных прибрежных территорий и засоление почв, разрушение зданий и сооружений, размыв почвы, повреждение судов, пришвартованых у берега.
Чтобы уменьшить ущерб от последствий цунами строительство следует вести вне зоны их воздействия. Если это не возможно - строить здания так, чтобы они воспринимали удары своей короткой стороной, или располагать их на прочных колоннах. В этом случае волна свободно пройдет под зданием, не нанося ему ущерба.
При угрозе цунами суда, пришвартованные у берега, необходимо вывести в открытое море.
Предвестники цунами.
К сожалению, их немного. Это, прежде всего, землетрясение даже если оно слабое. Мы не можем знать где оно произошло, на суше или под морским дном, какая его мощность и возникли ли при этом цунами. Поэтому, находясь на берегу моря, любое землетрясение следует считать предвестником цунами.
В некоторых случаях перед приходом цунами наблюдаются нетипичные, несвоевременные отливы продолжительностью от нескольких минут до получаса.
Возникновение такого отлива после землетрясения должно насторожить. (фото)
Очевидцы часто отмечают нетипичное поведение животных, которые проявляют беспокойство, стараются покинуть прибрежную полосу и, якобы, подняться на возвышенные места.
Сочетание всех перечисленных предвестников цунами ни у кого не должно вызывать сомнений и единственно правильные действия в этой ситуации - принятие мер по спасению.
Что делать при наступлении цунами.
Цунамиопасными считаются участки вдоль берега моря, морских заливов, гаваней, высота которых не превышает 15 метров над уровнем моря. А если ожидаются цунами местного характера - то участки с высотой менее 30 метров.
Находясь в таких районах следует заранее продумать последовательность своих действий при наступлении опасности.
Надо позаботиться о том, чтобы документы, необходимый минимум вещей и продуктов всегда были под рукой.
Следует оговорить с членами семьи место встречи после бедствия, обдумать пути эвакуации из опасной прибрежной зоны или наметить места для спасения при невозможности эвакуации. Это могут быть местные возвышенности или высокие капитальные строения. Двигаться к ним надо кратчайшим путем, избегая низменных мест. Безопасным считается расстояние 2-3 км. от берега.
Помните, что при наблюдении предвестников цунами, подземных толчков или поступлении предупреждений о местных цунами время для спасения может измеряться минутами.
Возникновение отдаленных цунами фиксируется системами предупреждения и прогноз сообщается по радио и телевидению. Таким сообщениям предшествуют звуки сирен.
Количество, высоту волн, а также интервал между ними прогнозировать невозможно. Поэтому после каждой волны к берегу в течении 2х-3х часов приближаться опасно. Промежуток между волнами целесообразно использовать для подыскания наиболее безопасного места.
Любое землетрясение, ощущаемое на берегу моря, следует считать цунамиопасным.
Нельзя приближаться к берегу чтобы посмотреть на цунами. Считается, что если вы увидели волну и находитесь на низменном месте - спасаться уже поздно.
Соблюдение этих простейших правил поведения, знание предвестников цунами могло-бы уменьшить количество жертв цунами в Индийском океане в 2004 году. Ведь по словам очевидцев (это видно и на отснятых видео) многие люди такой предвестник цунами как отлив перед приходом волны использовали для прогулок по морскому дну и сбора морских животных. (фото)
При правильном поведении количество спасшихся людей могло-бы достигнуть десятков тысяч.
Знание причин возникновения цунами, а также путей уменьшения ущерба от последствий цунами однажды может помочь вам спасти свою жизнь, жизнь ваших близких и имущество.
Цунами во все века являлись кошмаром жителей островов. Эти многометровые волны с огромной разрушительной силой сметали все на своем пути, оставляя позади только голую землю и мусор. Статистика чудовищных волн ведется учеными с девятнадцатого века, за этот период зафиксировано более ста цунами различной мощности. А вы знаете, каковы были самые большие цунами в мире?
Цунами: что это такое?
Неудивительно, что впервые термин "цунами" ввели японцы. Они страдали от гигантских волн чаще всех, ведь Тихий океан рождает самое большое количество разрушительных волн, чем все остальные моря и океаны вместе взятые. Это связано с особенностями рельефа океанического дна и высокой сейсмичностью региона. В японском языке слово "цунами" состоит из двух иероглифов, означающих залив и волну. Таким образом, раскрывается сам смысл явления - волна в заливе, сметающая все живое на побережье.
Когда было зафиксировано первое цунами?
Конечно, от цунами страдали всегда. Простые островные жители придумывали волнам-убийцам свои названия и считали, что боги морей наказывают людей, насылая на них разрушительные волны.
Впервые официально цунами было зафиксировано и объяснено в конце шестнадцатого века. Это сделал монах иезуитской церкви Хосе де Акоста, он находился на территории Перу, когда на берег обрушилась волна высотой около двадцати пяти метров. Она смела все поселения вокруг за несколько секунд и продвинулась вглубь континента на десять километров.
Цунами: причины и последствия
Чаще всего причиной цунами являются землетрясения и подводные извержения вулканов. Чем ближе эпицентр землетрясения к побережью, тем сильнее будет волна-убийца. Самые большие цунами в мире, которые были зафиксированы человечеством, могли развивать скорость передвижения до ста шестидесяти километров в час и превышать в высоту триста метров. Подобные волны не оставляют шанса выжить никому из живых существ, оказавшихся на их пути.
Если рассматривать природу этого явления, то вкратце ее можно объяснить как одновременное вытеснение большого количества водных масс. Извержения или землетрясения поднимают океаническое дно иногда на несколько метров, что вызывает колебания воды и образует несколько волн, расходящихся от эпицентра в разные стороны. Изначально они не представляют чего-то ужасного и смертельно опасного, но по мере приближения к берегу скорость и высота волны увеличивается, и она превращается в цунами.
В некоторых случаях цунами образуются в результате гигантских оползней. За двадцатый век по такой причине возникло около семи процентов всех исполинских волн.
Последствия разрушений, которые оставили после себя самые большие цунами в мире, ужасны: тысячи человеческих жертв и сотни километров земли, заполненной мусором и тиной. Помимо этого, в районе бедствия высока вероятность распространения инфекционных заболеваний из-за нехватки питьевой воды и гниения тел погибших, поиск которых не всегда представляется возможным организовать в кратчайшие сроки.
Цунами: можно ли спастись?
К сожалению, мировая система оповещения о возможном приближении цунами до сих пор несовершенна. В лучшем случае люди узнают об опасности за несколько минут до удара волны, поэтому необходимо знать признаки надвигающейся беды и правила выживания во время катаклизма.
Если вы находитесь на морском или океаническом побережье, то внимательно следите за сводками землетрясений. Произошедшее где-то рядом сотрясение земной коры магнитудой около семи баллов по шкале Рихтера может служить предупреждением о возможном ударе цунами. Выдает приближение волны-убийцы внезапный отлив - океанское дно быстро обнажается на несколько километров. Это явный признак цунами. Причем чем дальше уйдет вода, тем сильнее и разрушительнее будет пришедшая волна. Часто такие природные катастрофы предчувствуют животные: за несколько часов до катаклизма они скулят, прячутся, стараются уйти вглубь острова или материка.
Чтобы выжить во время цунами, необходимо как можно скорее покинуть опасный район. Не берите с собой много вещей, достаточно будет питьевой воды, еды и документов. Постарайтесь максимально удалиться от побережья или подняться на крышу многоэтажного дома. Безопасными считаются все этажи после девятого.
Если волна все же вас настигает, то отыщите предмет, за который вы сможете держаться. По статистике, больше всего людей погибает, когда волна начинает возвращаться обратно в океан и уносит за собой все попавшиеся предметы. Имейте в виду, что цунами практически никогда не заканчивается одной волной. Чаще всего за первой последует серия из двух, а то и трех новых.
Итак, когда же были самые большие цунами в мире? И сколько разрушений они принесли?
Эта катастрофа не подходит ни под какое из ранее описанных происшествий на морском побережье. На сегодняшний момент мегацунами в заливе Литуйя стало самым гигантским и разрушительным в мире. До сих пор о возможности повторения подобного кошмара спорят именитые светила в области океанологии и сейсмологии.
Залив Литуйя расположен на Аляске и вдается вглубь суши на одиннадцать километров, его максимальная ширина не превышает трех километров. В залив спускаются два ледника, которые и стали невольными создателями огромной волны. Причиной цунами 1958 года на Аляске послужило землетрясение, случившееся девятого июля. Мощность толчков превысила восемь баллов, что вызвало сход огромного оползня в воды залива. Ученые подсчитали, что за несколько секунд в воду обрушилось тридцать миллионов кубических метров льда и камней. Параллельно оползню на тридцать метров опустилось подледное озеро, из которого в залив рванули освободившиеся водные массы.
Огромная волна ринулась на побережье и несколько раз обогнула залив. Высота волны цунами достигла пятисот метров, разбушевавшаяся стихия полностью снесла деревья на скалах вместе с грунтом. В настоящий момент эта волна является самой высокой в истории человечества. Удивительным фактом является то, что в результате мощного цунами погибло всего лишь пять человек. Дело в том, что в заливе нет жилых поселков, в момент прихода волны в Литуйя было только три рыбацких баркаса. Один из них вместе с командой сразу же затонул, а другой волна подняла на предельную высоту и вынесла в океан.
Индоокеанская лавина 2004 года
Цунами в Тайланде 2004 года потрясло всех людей на планете. В результате разрушительной волны погибло более двухсот тысяч человек. Причиной катастрофы стало землетрясение в районе Суматры 26 декабря 2004 года. Толчки длились не более десяти минут и превысили девять баллов по шкале Рихтера.
Тридцатиметровая волна с огромной скоростью пронеслась по всему Индийскому океану и обогнула его, остановившись около Перу. От цунами пострадали практически все островные государства, включая Индию, Индонезию, Шри-Ланку и Сомали.
Уничтожив несколько сотен тысяч человек, цунами в Тайланде 2004 года оставило за собой разрушенные дома, отели и несколько тысяч местных жителей, погибших в результате инфекций и некачественной питьевой воды. В настоящий момент это цунами считается самым крупным в двадцать первом веке.
Северо-Курильск: цунами в СССР
В список "Самые большие цунами в мире" необходимо включить волну, обрушившуюся в середине прошлого века на Курилы. Вызвало двадцатиметровую волну землетрясение в Тихом океане. Эпицентр толчков магнитудой семь баллов находился в ста тридцати километрах от побережья.
Первая волна пришла в город приблизительно через час, но большинство местных жителей находились в укрытии на возвышенностях вдали от города. Никто не предупредил их, что цунами представляет собой серию волн, поэтому все горожане вернулись в свои дома после первой. Спустя несколько часов на Северо-Курильск обрушились вторая и третья волны. Их высота достигала восемнадцати метров, они практически полностью уничтожили город. В результате катаклизма погибло более двух тысяч человек.
Волна-убийца в Чили
Во второй половине прошлого века жители Чили столкнулись с ужасающим цунами, в результате которого погибло более трех тысяч человек. Причиной возникновения гигантских волн стало мощнейшее в истории человечества землетрясение, его магнитуда превышала девять с половиной баллов.
Волна высотой двадцать пять метров накрыла Чили через пятнадцать минут после первых толчков. За сутки она преодолела несколько тысяч километров, разрушив побережье Гавайев и Японии.
Несмотря на то что человечество уже довольно давно "знакомо" с цунами, это природное явление до сих пор относится к малоизученным. Ученые так и не научились предсказывать появление волн-убийц, поэтому, скорее всего, в дальнейшем список их жертв пополнится новыми смертями.
Надпись (иероглифами), вырезанная в камне
26 декабря 2004 г. в Индийском океане вблизи о. Суматра произошло сильнейшее землетрясение и последующее цунами, приведшие к беспрецедентным в истории жертвам и разрушениям (более 260 тыс. жертв). Катастрофа носила глобальный характер: пострадали не только районы в непосредственной близости от эпицентра, но и участки побережья, удалённые от него на тысячи километров. Волны были зарегистрированы повсеместно – в Атлантике, Тихом океане, на побережье Антарктиды и т.д. Фактически мы оказались свидетелями катастрофы планетарного масштаба, стоящей в одном ряду с падением Тунгусского метеорита, взрывом вулкана Кракатау и др. Поисковые группы обнаружили участки побережья на юге Суматры, где высота наводнения достигала 35 м! Это выше 12-этажного дома.
Что же такое цунами? Слово это японского происхождения и означает большая волна. Япония является страной, наиболее часто подвергавшейся атакам этих чудовищных волн. Там, на берегу, можно встретить старинные каменные столбы с надписями, предупреждающими об опасности цунами.
Учитывая специфический характер поражающих факторов цунами, это стихийное бедствие можно отнести к одному из наиболее неотвратимых природных явлений. Чудовищные объёмы морской воды, накатывающие на берег, в большинстве случаев не могут быть остановлены искусственными защитными сооружениями. Высота наводнения порой превышает 10 м, а в некоторых зонах побережья (в области мелководного шельфа, в устьях рек и др.) волна приобретает форму бора (бурлящего водяного вала, водной стены). Двигаясь с огромной скоростью в глубь берега, этот вал воды аккумулирует колоссальную динамическую энергию, уничтожая на своём пути суда и строения (рис. 1).
Рис. 1. Волна в виде бора
Возникают такие волны в большинстве случаев в результате сильного подводного землетрясения. Однако известны случаи, когда цунами возникало в случае взрывов подводных вулканов, падений скал в воду, подводных оползней и др. На рис. 2 показаны различные механизмы возбуждения волн цунами: сейсмический, вулканический, оползневый, метеорологический. Что же объединяет все эти механизмы? Общим является эффект быстрого вытеснения значительных объёмов воды: в результате сейсмо-тектонического разлома дна, вулканического взрыва на дне океана, внедрения в воду огромных масс оползня, движущегося по наклонному дну, или резкого изменения атмосферного давления (водная поверхность испытывает внезапное воздействие атмосферы, например, во время грозового фронта).
Рис. 2. Различные механизмы возбуждения волн цунами
Волны цунами относятся к так называемым длинным волнам – расстояние от гребня к гребню (длина волны) значительно превосходит глубину океана. С точки зрения гидродинамики волны цунами близки по своей природе к приливам. Цунами и приливы отличаются от обычных ветровых (штормовых) волн и морской зыби. Ветровое волнение затрагивает лишь верхний слой океана, на глубине 50 м волнение уже не ощущается. А приливы и течения, вызванные волной цунами, вовлекают в движение всю водную массу – от дна до поверхности (рис. 3).
Рис. 3. Траектории частиц воды ветровых волн и волн цунами
Скорость распространения волны цунами
определяется глубиной океана H
и ускорением
свободного падения g
: . (К сожалению, вывод
формулы для скорости длинных гравитационных
поверхностных волн сложен для школы. Однако с
помощью размерного анализа её можно вывести с
точностью до константы. Если жидкость бесконечно
глубокая, единственная величина, имеющая
линейный размер, это длина волны . Другой
физический параметр – это гравитационная
постоянная g
, обеспечивающая возвращающую
силу при колебаниях частиц воды Других
физических параметров, влияющих на скорость, нет.
Тогда размерность скорости можно составить
только из комбинации . Соответственно , или, в простом
случае, (когда 
. Для неглубокой жидкости ~ H
и
формула сложнее, размерным анализом не обойтись.
Стоит заметить, скорость длинных волн
записывается почти так же, как скорость
истечения жидкости из сосуда с дырочкой в дне,
высота заполнения которого равна H
: .)
При приближении к берегу глубина океана уменьшается, и волна замедляется. Кинетическая энергия частиц жидкости, распределённая по вертикали, сосредотачивается во всё меньшем столбе жидкости. Именно поэтому высота волны возрастает при приближении к берегу. Высота волны цунами в открытом океане обычно невелика – не более 1 м (рис. 4). Однако, приближаясь к берегу, гребень волны становится выше и круче, и наконец на мелководье происходит его обрушение и образуется бор.
Рис. 4. Схема образования и распространения волны цунами
В глубоком океане (H
= 4000 м)
скорость распространения волны огромна: (720
км/ч). Такова примерно скорость реактивного
самолёта! Когда волна выходит на мелководье (H
= 10 м), скорость снижается до «автомобильной», 
(36 км/ч),
но при этом высота гребня может достигать 10 и
более метров!
Специалисты службы оповещения о
волнах цунами, получив сведения о сильном
подводном землетрясении (положение эпицентра),
рассчитывают время подхода волны к берегу по
формуле 
, где x
и y
– координаты точки на
карте глубин. На рис. 5 приведена такая карта
Тихого океана, на которой нанесены изолинии
времён добегания волны Шикотанского цунами 4
октября 1994 г. Видно, что волна достигла побережья
самой южной части Южной Америки примерно за
сутки. На основе таких расчётов принимается
решение: необходимо ли эвакуировать население
немедленно или есть время, чтобы подготовиться к
нему.
Как и все виды волн (звук, свет, радиоволны), цунами испытывает затухание, отражение, преломление и рассеяние.
Рис. 5. Расчёт времен добегания волны Шикотанского цунами 4 октября 1994 г. Изолинии нанесены в часах. Эпицентр отмечен чёрным кружком
Затухание волн. В открытом океане с ровным дном энергия волны затухает как 1/r , где r – расстояние от источника. Соответственно амплитуда (высота) волны уменьшается как . Такое затухание иногда называют геометрическим расхождением. Кроме эффекта геометрического расхождения волна испытывает затухание за счёт рассеяния на неоднородностях рельефа дна.
Отражение. Отражение волны от крутого берега приводит к удвоению её амплитуды на берегу. Если амплитуда набегающей волны 5 м, то при отражении на линии берега высота составит 10 м. Коэффициент отражения от берега-стенки близок к 1. Однако, если берег покатый, при выходе волны на мелководье происходит обрушение гребня. Оказывается, когда высота волны a сравнима с глубиной воды H, разница между скоростями движения «подошвы» волны и её гребня становится существенной. Вершина волны, скорость движения которой равна , догоняет подошву, движущуюся со скоростью , что и вызывает обрушение (рис. 6). Естественно, после этого коэффициент отражения становится существенно меньше единицы. Волновая энергия в этом случае расходуется на трение в бурлящем потоке.
Рис. 6. Обрушение волны цунами при выходе на мелководье
Преломление. В роли коэффициента преломления для волн цунами выступает скорость . Чем меньше глубина воды, тем скорость распространения меньше. Соответственно «луч» цунами всегда загибается в сторону мелководья. Особенности топографии дна могут создавать дополнительные эффекты. На шельфе, глубина которого в среднем 200 м, могут образовываться так называемые «захваченные» волны. Если источник цунами находится в пределах протяжённого шельфа, часть лучей цунами не может покинуть мелководную часть и уйти в глубокий океан из-за эффекта полного внутреннего отражения (рис. 7).
Рис. 7. Схема образования захваченных и излучённых волн
Захваченные шельфом волны, распространяясь вдоль берега, практически не затухают. Такая особенность волнового поля называется волноводом. Явление волновода может возникать не только вблизи берега. Академик М.М.Лаврентьев показал, что цунами-волноводы могут образовываться и над подводными хребтами. При этом эффект полного внутреннего отражения проявляется справа и слева от оси хребта.
Цунамиопасные зоны. Наиболее часто цунами возникают в зонах высокой сейсмичности. К ним прежде всего относятся так называемые зоны субдукции или, иными словами, зоны сочленения океанической и материковой тектонических плит. На карте Тихого океана (рис. 8) хорошо видно, что сильнейшие землетрясения и цунами возникали в ХХ в. по периметру океана в окрестности континентального склона в океане. Согласно теории плитовой тектоники океанические плиты постоянно «раздвигаются» в обе стороны от срединного океанического хребта в направлении материка (рис. 9) со скоростью несколько сантиметров в год. Источником такого движения плит является постоянный выход наружу магмы из глубины Земли в районе срединных океанических хребтов. Сталкиваясь с материковой плитой, относительно тонкая океаническая плита погружается в глубь Земли. Постоянный «напор» океанической плиты постепенно приводит к накоплению энергии упругого сжатия в земной коре, которая в конце концов высвобождается в виде мощного землетрясения – возникает тектонический разлом. Часть дна вздымается вверх, а часть опускается. Это смещение может достигать нескольких метров и более, при этом горизонтальные размеры очага порой превышают 1000 км. Именно это внезапное смещение дна, образуемое при возникновении тектонического разлома земной коры, и формирует гигантские волны цунами в океане.
Рис. 8. Карта Тихого океана. Показаны очаги цунами в ХХ в.
Рис. 9. Тектоническая схема возникновения землетрясений в зоне субдукции
Основные зоны субдукции расположены по периметру Тихого и Атлантического океанов. Наиболее тектонически активные участки прилегают к побережьям Японии, Чили, Курильских островов, Камчатки, Алеутских островов, Аляски и Индонезии. Здесь скорость движения океанической плиты достигает 6–8 см/год. Как следствие время от времени здесь происходят мощные подводные землетрясения и цунами. Самое страшное цунами в нашей стране обрушилось на побережье Курильских островов и Камчатки 4 ноября 1952 г. в результате подводного землетрясения. Тогда был полностью смыт п. Северокурильск и погибли около 3000 человек. Последнее цунами произошло у берегов о. Шикотан 2 октября 1994 г. Никто не погиб, но на о. Кунашир были затоплены и смыты дома в низине, несколько рыбацких судов выбросило на берег.
Оценка энергии цунами. Попробуем оценить энергию, которую несут волны цунами. Во время землетрясения над очагом формируется начальное смещение поверхности океана. Мы можем считать, что вся энергия цунами в этот момент представлена в виде потенциальной энергии поднятия столба жидкости над очагом. Обозначим среднюю высоту смещения поверхности океана через a . Тогда потенциальная энергия выразится формулой , где – плотность воды, а S – площадь очага. Размеры источника возьмём 100 . 1000 км . км – это типично для мощных землетрясений. Для источника со средней высотой смещения поверхности a = 0,5 м получается примерно 10 21 эрг (10 14 Дж), что равняется энергии бомбы, взорванной в Хиросиме. Однако, согласно расчётам канадского учёного Т.Мурти, энергия цунами 26 декабря 2004 г. оказалась в 390 раз больше! Это означает, что средняя высота начального возмущения уровня составила около 10 м.
Как видно из рис. 8, в ХХ в. в районе южнее Суматры не наблюдалось ни одного мощного землетрясения, способного вызвать цунами. Учёные предполагают, что такое длительное «молчание» зоны субдукции привело к накоплению огромной энергии сжатия, которая высвободилась 26 декабря 2004 г.
На рис. 10 показана карта Индийского океана, где нанесён эпицентр основного сейсмического толчка и последующих афтершоков (меньших по мощности землетрясений). Протяжённость зоны разлома превысила 1000 км. Серым цветом отмечен предполагаемый очаг цунами. На карте нанесены изолинии времён добегания цунами. Хорошо видно, что для большей части пострадавших побережий «запас времени» был достаточный, чтобы организовать эвакуацию населения из прибрежной зоны. Однако службы оповещения о цунами в этом районе не было. Люди не знали, что такое цунами. Более того, когда вода стала отступать, многие находящиеся на берегу углубились в зону отлива, чтобы собрать раковины и кораллы. Спустя несколько минут пришла волна. В отдельных районах о. Суматра вал прокатился в глубь на 10 км! Последствия были ужасны. В прибрежной зоне и на мелких островах смыло целые деревни. Люди, попадая в бушующий поток, гибли от столкновения с плавающими предметами. Этот поток представлял собой «кашу» из обломков домов и деревьев, частей автомобилей и людей. Шансов выжить в нём было мало.
Рис. 10. Карта Индийского океана. Нанесён эпицентр основного землетрясения и последующих афтершоков. Чёрным обведена область предполагаемого очага цунами. Нанесены изолинии добегания волны цунами
На рис. 11 показано, как высоко была смыта растительность на маленьком острове. Две следующих фотографии (рис. 12) – снимки из космоса территории Андаманских островов до и после цунами. Хорошо видно, что в результате землетрясения часть суши погрузилась в море.
Рис. 11. Результат воздействия волны цунами 26 декабря 2004 г. на о. Суматра. Хорошо видно, как высоко поднимался уровень океана
Рис. 12. Последствия землетрясения и цунами 26 декабря 2004 г. в Индийском океане (снимки из космоса до и после цунами)
Как спастись от цунами? Максимальную амплитуду цунами имеет непосредственно вблизи сейсмического источника. Поэтому здесь первым признаком цунами является само землетрясение. Жителям Курильских островов и Камчатки хорошо известно, что после подземных толчков необходимо быстро уходить из прибрежной зоны. Иногда перед приходом волны море быстро отступает от берега, обнажая дно на сотни метров. Многие свидетели отмечают наступление «тишины» перед приходом основной волны. Этот необычный отлив является признаком приближающейся волны цунами. А наступление «тишины» обусловлено тем, что быстрое отливное течение «уносит» от берега ветровые волны – шум прибоя затихает. Появление на горизонте пенящегося вала означает приближение цунами. Необходимо немедленно уходить на возвышение! Многие люди спаслись, забравшись на крепкие деревья, укрывшись на крыше крепкого здания. Известно, что многие животные и люди из кочевых племён как-то почувствовали катастрофу и ушли в горы.
Евгений Александрович Куликов – выпускник МФТИ 1973 г. В 1973–1986 гг. работал в Институте морской геологии и геофизики ДВО РАН, в 1979 г. защитил диссертацию на звание кандидата физико-математических наук. Сейчас – заведующий лабораторией цунами в Институте океанологии им. П.П.Ширшова РАН, автор около ста научных публикаций по цунами, волновым процессам в краевых областях океана и др., в том числе двух монографий, один из самых крупных специалистов-любителей по идеям Чучхе (учения Ким Ир Сена), за что награждён значком с изображением Великого вождя, приверженец теоретической кулинарии (см. сайт http://www.proza.ru/author.html?kulikove) и основатель нового вида спорта бананометания (http://kulikov.korolev.net.ru). Имеет троих теперь уже взрослых детей.
Что такое цунами? Как образуется это природное явление. По каким причинам могут возникать эти гигантские волны? По каким признакам можно определить, что надвигается цунами. Рассмотрим подробнее, где чаще всего они возникают и приведем статистику самых разрушительных стихийных бедствий, которые произошли из-за цунами за последние 50-60 лет.
Что такое цунами?
Определение слова цунами при переводе с японского языка означает "волна в гавани". т.е цунами это большие и длинные волны, которые образуются благодаря воздействию на всю толщу воды. В этом и состоит отличие просто большой штормовой волны от цунами, так как у большой штормовой волны воздействие происходит только на поверхности, а у цунами воздействию подвергается вся толща воды. Конечно же, чем больше водоём, тем больше и длиннее цунами. Цунами могут образовываться только в морях и океанах. При цунами чаще всего образуется не одна волна, а несколько, которые выбрасываются на сушу с промежутком времени между ними от 2 минут до 2 часов.
Причины возникновения цунами
Ученые разделяют несколько причин возникновения такого природного явления- как цунами. Главным образом цунами происходит от воздействия на дно моря или океана, в результате которых высвобождается сила, которая и образует движение всей толщи воды - т.е цунами.
Это такие природные явления как:
- - подводные землетрясения;
- - оползни;
- - подводные извержения вулканов;
- - падение большого небесного тела в океан или море (например тунгусский метеорит);
- - военные испытания (например испытания ядерного оружия в океане или море).
Как возникает цунами из-за землетрясений?
Большие волны образуются из-за смещения литосферных плит, тогда как сами плиты начинают двигаться в результате подводных землетрясений. Механизм образования волны в результате смещения литосферных плит таков: одна плита начинает заползать под другую, в результате образуется достаточно большая сила, которая поднимает вверх вторую литосферную плиту, это воздействие и приводит в движение и толщу воды.
Другие причины возникновения цунами
Следующей причиной возникновения таких волн как цунами - это оползни. Например, в у берегов Аляски произошёл большой оползень и большое количество льда и земных пород с огромной высоты рухнуло в воду, в результате образовалась большая и длинная волна. У берегов Аляски волна достигла высоту более 500 метров.
Цунами в результате извержения подводного вулкана образовываются примерно так же, как и при землетрясении. Так как в результате извержения вулкана, происходят взрывы, и когда они обладают большой силой, то они так же способы вызвать возникновение больших и длинных волн т.е цунами.
Какие бывают цунами?
Ученые разделяют разные виды цунами в зависимости от силы и высоты волн, а так же от тех катастрофических последствий, которые причиняют эти волны. Волны от землетрясений могут образоваться как большие от 10 метров в высоту, так и совсем маленькие - волны в 1-2 метра. Чем дальше от берега, тем менее разрушительным воздействием обладает цунами.
Самые разрушительные цунами возникают, когда эпицентр землетрясения находится близко к берегу, при этом магнитуда землетрясения от 6,5 баллов по шкале Рихтера. А при небольшом землетрясении где-то в центре океана могут вызвать волны от 1 метра, которые не опасны даже для кораблей и лайнеров, которые находятся рядом. Все потому, что свою силу и мощь цунами набирает при приближении к берегу. Именно поэтому, находясь в сейсмически опасных прибрежных зонах нужно знать основные признаки возникновения цунами.
Признаки возникновения цунами:
- - землетрясения - чем интенсивные толчки, тем сильнее будет волна;
- - резкий отлив - чем дальше морской и океанический берег уходить вглубь, тем выше и мощнее будет волна.
Какие регионы относятся к сейсмически опасным зонам, где может образоваться цунами?
Чаще всего цунами образуются на побережьях Тихого океана, так как в его акватории находится более 80% действующих вулканов нашей планеты, а так же 80% всех землетрясений происходит на дне этого океана. К опасным зонам относятся западное побережье Японии, остров Сахалин, побережье Перу, Индии, Австралии, Мадагаскара.