ХВИЛЯ, НЕСУЧА СМЕРТЬ

Наука і життя // Ілюстрації

Орієнтовна схема утворення цунамі.

Схема рельєфу дна північно-східній частині Індійського океану.

Район Південно-Східної Азії і Океанії відрізняється високою сейсмічністю. Кожна точка на карті - епіцентр землетрусу в період з 1977 року. Кольором вказана глибина вогнища в кілометрах.

<

>

Термін "цунамі" прийшов з японської мови і дослівно означає "велика хвиля в затоці". Цунамі виникає під час землетрусу в море або в океані, коли створюються умови для освіти в товщі води потужних хвиль. Ці хвилі розходяться в різні боки від епіцентру, який є проекцією гипоцентра - умовного центру вогнища землетрусу - на поверхню морського дна. Осередок розташовується в товщі Землі на певній глибині, найчастіше в межах кількох десятків кілометрів. Саме там, в області вогнища, виникають напруги і деформації гірських порід, які призводять до розривів і вивільнення накопиченої енергії.

Далеко не кожне землетрус, які траплялися в океані, викликає цунамі. Гігантська хвиля утворюється в тому випадку, коли відбувається раптове, дуже різке зміщення океанського дна, і особливо часто при миттєвому вертикальному взбрасиваніі (підйомі) одного з крил тектонічного розриву. Детальний аналіз умов збудження цунамі показав, що максимальна амплітуда хвиль цунамі виникає в тому випадку, коли зміщення порід відбуваються на глибині приблизно 10 км, а якщо Гіпоцентр розташований глибше, амплітуда поступово зменшується.

Над місцем тектонічного зсуву океанського дна в поверхневому шарі води виникає водяний горб, який, осідаючи, утворює хвилі, що розходяться, як від кинутого у воду каменя, на всі боки. У відкритому океані ці хвилі мають дуже велику довжину: відстань між двома гребенями досягає 100-150 км. А ось висота у них невелика, всього кілька метрів, дуже рідко - десятки метрів.

Отже, різке, майже миттєве зміщення дна викликає одночасний підйом всієї товщі океанської води і хвилі на поверхні, що розходяться в сторони зі швидкістю до 600-800 км / год. Чим більше глибина океану, тим вище швидкість хвиль, яка приблизно пропорційна квадратному кореню з глибини. Перебуваючи у відкритому океані на кораблі або яхті, дуже довгу поверхневу хвилю можна і не помітити. Але ситуація змінюється, коли така хвиля наближається до мілин березі з широким і пологим підводним схилом.

Справа в тому, що колосальна енергія хвилі перерозподіляється, тому що тертя води об дно сповільнює рух нижньої частини водяній товщі, в той час як її верхня частина переміщається з більшою швидкістю. Цей процес починає розвиватися, коли глибина досягає приблизно половини довжини хвилі. При наближенні до берега зменшується як швидкість руху хвилі, так і її довжина. Наприклад, при глибинах близько 1 км швидкість хвилі складає 350-360 км / ч, а при глибині 50 м - менше 100 км / ч.

Коли нижня частина хвилі починає гальмуватися, хвиля "виростає", збільшуючи свою висоту, і вся її енергія зосереджується на відносно вузькому фронті. На гребені зростаючої хвилі з'являється білий бурун, і вона набуває асиметричну форму: внутрішня сторона увігнута і крута, а зовнішня, звернена в бік океану, - більш полога.

У хвилі цунамі гребінь вінчається гігантським Бурун, а сама вона, висотою 5, 10 або 30 м, всією масою гігантської водяної стіни обрушується на берег, і вируюче вода стрімко мчить вперед, змітаючи все на своєму шляху. Якщо хвиля входить у вузький затоку, то її висота зростає в кілька разів, утворюючи водяний вал (його називають "бор"), удар якого об берег подібний залпу сотень гармат. Поступово сила хвилі вичерпується, і вода починає свій зворотний біг до океану, тягнучи за собою будь-які плаваючі предмети, автомобілі, тварин і людей.

У разі недавньої катастрофи, що почалася вранці 26 грудня 2004 року в 7 годині 58 хвилин 53 секунди за місцевим часом в Індійському океані біля берегів Індонезії і Таїланду, епіцентр першого землетрусу знаходився поблизу північного краю острова Суматра, в точці з координатами 3 ° 30 'північної широти і 95 ° 87 'східної довготи. В геологічному плані в цьому районі проходить межа між двома плитами літосфери - великими блоками земної кори. При цьому відбувається занурення, підсовування (субдукції) океанічної Індійської плити під більш східну континентальну плиту. Глибоководний жолоб, що простягається паралельно Суматрі, являє собою слід такого занурення.

Гіпоцентр першого поштовху землетрусу був неглибоким, як кажуть, дрібнофокусними і знаходився на глибині близько 30 км. Різке, майже миттєве зміщення океанської плити на десятки метрів викликало деформацію в поверхні океанського дна, яка і спровокувала виникнення цунамі, відразу ж обрушився на острови Суматра і Ява. Приблизно через 10-20 хвилин хвиля досягла Андаманських і Нікобарських островів, а потім західних берегів Таїланду і курортного острова Пхукет.

Більше часу, майже дві години, знадобилося цунамі, щоб вдарити по Шрі-Ланці (колишній острів Цейлон), східного узбережжя Індії, Бангладеш і Мальдівські острови. На Мальдівах висота хвилі не перевищувала двох метрів, але самі острова піднімаються над поверхнею океану не більш, ніж на метр-півтора, тому дві третини території Мале - столиці острівної держави - опинилися під водою. Однак в цілому Мальдівські острови постраждали не надто сильно, оскільки оточені будівлями коралових рифів, які взяли на себе удари хвиль і погасили їх енергію, забезпечивши тим самим пасивну захист від цунамі. За шість годин хвиля дійшла до східного узбережжя Африки. Найбільше число жертв і руйнувань цунамі викликало в Індонезії і на Шрі-Ланці. За оцінками, загальна кількість загиблих становить понад 280 тисячі осіб.

За даними сейсмічних станцій, землетрус, що викликав цунамі в Індійському океані, вірніше, його перший поштовх мав магнітуду 8,6-8,9 або навіть 9,1 за шкалою Ріхтера, тобто близько до максимально можливої. З'явилися відомості, що воно сприяло різкому зсуву осі обертання Землі на 3 см, а земні добу зменшилися на 3 мікросекунди. Другий поштовх, епіцентр якого знаходився трохи на північ від першого, мав магнітуду 7,3 і викликав освіту другої хвилі цунамі. Після перших, найсильніших поштовхів 26 грудня землетрусу в цьому регіоні відбувалися практично щодня протягом декількох тижнів з досить високою магнітудою близько 5-6. Такі землетруси, наступні за головним сейсмічних ударом, називаються афтершоками. Вони свідчать про розсмоктування напруг, про їх релаксації.

Землетруси колосальної потужності відбуваються з періодичністю раз в 150-200 років. Про це є достовірні історичні відомості, в тому числі і про цунамі, викликаних землетрусами. Так, в 365 році н.е. в Олександрії (Єгипет) хвилі погубили 5000 осіб; в 1755 році в Лісабоні жертвами цунамі стали тисячі людей. Під час вибуху вулкана Кракатау в Зондській протоці між островами Ява і Суматра в 1883 році гігантська хвиля змила в море більше 36 000 чоловік; в 1896 році в Японії хвилі заввишки 15 м призвели до смерті кількох тисяч чоловік, в 1933 році біля узбережжя Санрику в Японії, де висота хвиль цунамі досягала 24 м, загинуло 3000 жителів. У 1952 році цунамі заввишки 18 м зруйнував місто Північно-Курильськ, розташований на острові Парамушир, самому північному острові Курильської острівної дуги, при цьому загинули кілька тисяч жителів, так як хвиль було три. Список подібних катастроф можна ще продовжити.

Виникає питання: а чи можна передбачити цунамі і попередити жителів регіонів про що насувається хвилі? День і час виникнення землетрусу передбачити в принципі нереально, так як це процес нелінійний. Але можна встановити райони, де ризик землетрусу великий, і визначити його ймовірну силу, тобто провести сейсмічне районування територій різної детальності.

Основні місця виникнення цунамі - це Тихий океан, на периферію якого припадає понад 80% цунамі. Знамените "вогняне" кільце Тихого океану характеризується не тільки великою кількістю діючих вулканів, а й частими сильними землетрусами, гірським рельєфом і ланцюжком глибоководних жолобів. У цих місцях, званих активними континентальними околицями, відбувається занурення важких, холодних океанічних плит під більш легкі і високо розташовані континентальні. Процеси взаємодії між плитами і приводять до землетрусів, вивержень вулканів і виникнення цунамі в океані.

Обрушиться на берег величезна хвиля після землетрусу в океані чи ні - невідомо. Жителі узбереж, які перебувають в небезпечній сейсмічній зоні, відчувши землетрус, повинні негайно бігти геть від берегової зони. Так можна врятуватися від цунамі, що утворилося недалеко від берега, коли час приходу хвилі становить 15-30 хвилин. Якщо ж цунамі виникає далеко і хвилі переміщаються по поверхні океану кілька годин, то достатньо часу, щоб підготуватися до удару стихії і вивести людей в безпечні місця. Але для цього треба провести величезну роботу: поставити в сейсмонебезпечних районах океанів або морів автоматичні сейсмографи, розробити систему оповіщення населення, щоб не виникала неодмінна в таких випадках паніка. Треба, щоб і туристи, які приїжджають відпочивати в сейсмонебезпечні зони, про це знали і чітко уявляли, що треба робити в разі тривоги, яку можна оголошувати сиренами, Ревун, по радіо і будь-якими іншими способами. На жаль, в районі землетрусу, яке трапилося 26 грудня 2004 року, мережі спостережень просто не існувало, а система оповіщення про землетрус і цунамі не була організована.

У нас в Росії ще в кінці 50-х - початку 60-х років минулого століття на Далекому Сході створена служба попередження цунамі, що охоплює Камчатку, Курильські острови, Сахалін і Примор'я. На Гавайських островах, не раз піддавалися впливу цунамі, існує Центр попередження імені Річарда Хагімайера. Зараз і в Індійському океані, поблизу Індонезії, передбачається організувати мережу спостережень, а в подальшому є наміри зробити глобальну мережу попереджень про цунамі і оснастити її новітніми сейсмографами, спеціальними датчиками і бакенами, на яких буде розміщена реєструє апаратура, і все це об'єднати супутниковою системою.

Ілюстрація "Орієнтовна схема утворення цунамі".
Орієнтовна схема утворення цунамі. Миттєве зміщення дна океану викликає у воді хвилі деформації і довгі хвилі на поверхні океану. У тому місці, де глибина океану зменшується приблизно до половини довжини хвилі, остання починає рости і на пологом (мілин) березі може досягти висоти 20-40 м.

Ілюстрація "Схема рельєфу дна північно-східній частині Індійського океану".
Схема рельєфу дна північно-східній частині Індійського океану. Добре виражений глибоководний жолоб. Жовтий кружок - епіцентр головного поштовху землетрусу 26 грудня 2004 року, гуртки іншого кольору - землетрусу меншої магнітуди.