Сегодня на Земле не найдётся места, где не случались бы природные бедствия. За последние 10 лет количество катастроф в мире удвоилось со 110 - 130 до 288 в год. По данным МЧС России, только за 1990 - 1999 г.г. в нашей стране было зарегистрировано 2877 событий чрезвычайного характера, связанных с опасными природными процессами. Источником и причиной большей части самых разрушительных природных катастроф являются процессы, происходящие внутри Земли.
Природа подземных катаклизмов ещё очень неясна. Это связано с тем, что очаги большинства этих стихий располагаются на таких глубинах, куда человек ещё не может проникнуть.
Если мы будем спускаться вглубь Земли, то сначала мы пройдём твёрдую наружную оболочку земного шара – литосферу (~100 км), а затем в астеносферу (мягкая), простирающуюся до 300 км. В настоящее время учёные считают, что литосфера представляет собой мозаику из отдельных тектонических плит больших и меньших размеров. В результате внутрипланетных процессов происходят сдвиги подземных пластов и плит, а также выбросы раскалённых газов и лавы на поверхность планеты. Всё это является причиной землетрясений и извержения вулканов. В том случае, если эти процессы происходят подо - дном океана, они являются причиной возникновения цунами.
Цунами – поперечные морские гравитационные волны.
ЦУНАМИ - морские гравитационные волны очень большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяжённых участков дна при сильных подводных и прибрежных землетрясениях и, изредка, вследствие вулканических извержений и др. тектонических процессов . В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса деформации участков дна опирающийся на них столб воды также смещается, не успевая растечься, в результате чего на поверхности океана образуется некоторое возвышение или понижение. Образовавшееся возмущение переходит в колебательные движения толщ воды - волны цунами, распространяющиеся с большой скоростью (от 50 до 1000 км/ч), пропорциональной квадратному корню из глубины моря. Расстояние между соседними гребнями волн меняется от 5 до 1500 км. Высота волн в области их возникновения колеблется в пределах 0,01÷5 м. В открытом море цунами незаметны. Цунами становятся разрушительными именно вблизи береговой линии. У побережья высота волн может достигать 10 м, а в неблагоприятных по рельефу участках (клинообразных бухтах, долинах рек и т.д.) - свыше 50 м. Они являются глубокими волнами, и захватывают куда более мощный слой воды, чем ветровые волны, развивающиеся лишь в приповерхностном слое. Максимальная скорость знакопеременных течений, сопровождающих цунами, - свыше 20 км/ч .
Волны цунами представляют собой поперечные волны, т. е. колебательные движения частиц воды относительно начального уровня происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны.
Движение частиц воды вдоль направления прохождения волн S похоже на движение веревки при смещении ее конца вверх-вниз. Хотя волна распространяется вдоль длины веревки, отдельные частицы веревки движутся только вверх и вниз перпендикулярно направлению распространения волны.
Основные характеристики любой волны - это: высота волны - расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны, длина волны - расстояние по горизонтали между смежными вершинами или подошвами волн, период - интервал времени между приходом двух соседних гребней.
Причин, которые вызывают тектонические движения пластов и плит, много. Вследствие высокой температуры внутри Земли вещество мантии не остаётся неизменным, оно переходит из одного состояния в другое за счёт конвекции. На тектоническое движение оказывает влияние и сила тяжести. Земной шар состоит из пород разной плотности. Более тяжелые горные породы стремятся опуститься, более легкие – подняться. Границами соседних плит являются либо рифтовые хребты, либо желоба. Именно на границах плит и располагаются практически все вулканы; в этих районах происходят наиболее часто землетрясения. Подводные вулканы сосредоточены вдоль подводных рифтовых хребтов, а наземные – вдоль желобов.
Какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана? Что заставляет жидкую магму, заполняющую магматический очаг, начать вдруг движение вверх по жерлу вулкана? Представим, что давление на глубине (например, там, где находится магматический очаг) вдруг уменьшилось. Это может быть связано, в частности, со сдвигом коры в результате землетрясения. Сразу же нарушается состояние равновесия; газы, растворенные в магме, под высоким давлением переходят в газообразное состояние, что сопровождается увеличением объема. Магма вспенивается и, вместе с выделившимися из нее газами начинает подниматься вверх. По мере ее подъема давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов из поднимающейся магмы все время усиливается, что приводит к ускорению подъема.
Землетрясения и извержения вулканов сами по себе являются катастрофами и приносят немало бед. В случае же, когда эти процессы происходят под толщей вод океанов, они порождают еще один класс разрушительных природных катастроф – цунами. Это слово в переводе означает: цу» – гавань, нами» – большая волна.
Свыше 99% цунами вызываются землетрясениями. При землетрясении под водой образуется вертикальная трещина, и часть дна опускается. Дно внезапно перестает поддерживать столб воды, лежащий над ним. Поверхность воды
приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, - среднему уровню моря, - и порождает серию волн.
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.
Механизм образования волн изображен на диаграмме . Волна цунами в отличие от ветровых волн, при подходе к берегу из-за уменьшения глубины и увеличения трения частиц воды о дно меняет свою форму. Первая подошва волны находится на меньшей глубине и испытывает большее трение о дно, чем следующая – вторая – подошва. Вторая подошва движется быстрее и, сжимая первую, уменьшает длину ее волны. При этом частицы воды начинают двигаться вверх, увеличивая высоту волны. Поскольку цунами очень длинная волна, сильно приторможенная неровностями дна при подходе к берегу, она становится очень высокой, принимает асимметричную форму и опрокидывает свой гребень далеко вперёд. Если цунами входит в воронкообразные устья рек, то волна становится ещё выше. Поэтому так опасно двигаться по долинам рек в случае приближения цунами .
Обычно цунами – это несколько волн, идущих друг за другом. Основными характеристиками цунами являются: магнитуда, интенсивность на конкретном побережье и скорость движения волны. Магнитуда - это десятичный логарифм от площади очага землетрясения, площади подвижки, по которой произошло перемещение земных масс. Отсюда увеличение магнитуды на единицу соответствует увеличению площади подвижки в 10 раз!
На практике для расчета магнитуды используют замеры колебаний уровня воды, измеренные стандартным мореографом у береговой линии на расстоянии 3-10 км от источника цунами .
Разрушительная сила цунами зависит от её магнитуды, которая, в свою очередь, предопределяет интенсивность воздействия волны на берег. Интенсивность этого воздействия зависит в основном от скорости волны. Первым фактором является направление движения волны по отношению к берегу, контуру береговой линии, береговому склону и шельфу. Вторым фактором воздействия являются мощные течения в результате отхода волны (смыв почвы, смыв склонов, размыв насыпей дорог, оснований мостов.). Третий фактор – затопление больших территорий морской водой. Четвёртый фактор – возможность сильных волнений на море вблизи берега.
Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигененным (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 неглубоко под дном океана (10-60 км) ), землетрясение обладает большой силой (более 7÷8 по шкале Рихтера), то возникновение цунами почти совершенно неизбежно. Если магнитуда меньше 6, то вероятность цунами близка к нулю.
Другим источником цунами может служить вулканическое извержение. Крупные подводные извержения обладают тем же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических извержениях образуются кальдеры, которые моментально заполняются водой, в результате возникает длинная и невысокая волна. Но колоссальное парообразование от вод, заполнивших раскаленную зону кратера, может привести к взрыву, и тогда возникает мощное цунами.
Причиной возникновения цунам может быть и оползень. Цунами такого типа возникают очень редко. В 1958 году в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйяк возник оползень. Масса льда и земных пород обрушились с высоты 900 метров. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высотой 530 м. Но подобного рода случаи бывают весьма редко.
Цунами - явление очень сложное. Оно как будто взялось доказать, что науки о Земле нерасторжимы, что наша планета - единый объект исследования. Действительно, ни океанологам, ни сейсмологам, ни метеорологам, ни вулканологам, ни "чистым" математикам и физикам не удается порознь "завладеть" цунами.
Примером взаимодействия Мирового океана и атмосферы может служить такое природное явление, обнаруженное при возникновении цунами. Когда в практику вошли приборы, способные улавливать самые незначительные колебания атмосферного давления, ученые обнаружили, что землетрясение вызывает не только перемещение горных пород на дне океана, возбуждающих волну цунами, но и приводит в колебания воздушные массы над океаном. Часть энергии колебаний атмосферы передается океану, и поэтому даже вдали от очага землетрясения могут появляться волны цунами. Механизм передачи таких колебаний очень сложен, но суть его в том, что океан реагирует на чередующееся повышение и понижение давления таким образом, чтобы поддерживать равновесие. При увеличении атмосферного давления океан мелеет, а уменьшение давления вызывает повышение его уровня, так что суммарное давление столбов воздуха и воды остается примерно постоянным.
Картина распространения цунами также очень сложна, ведь скорость волны цунами определяется глубиной океана и потому на всем пути является переменной. Одни части волнового фронта опережают другие, фронт теряет кольцевую форму, изгибается, иногда даже ломается. Волны начинают пересекать друг друга. От берегов происходит отражение. Отраженные волны накладываются на прямые - интерферируют. Возникает сложная картина движения цунами. Поэтому, помощниками ученых в борьбе с цунами стали электронные вычислительные машины. Во многих университетах мира на основе законов гидродинамики составлены программы для математического моделирования катастрофических цунами. При помощи таких моделей рассчитывается множество вариантов появления и поведения катастрофической волны, ее скорости, уровня, трения в зависимости от рельефа местности и других параметров.
Известно около 1000 случаев цунами, из них более 100 – с катастрофическими последствиями, вызвавшими полное уничтожение и смыв населенных пунктов.
80 процентов цунами возникают на территории Тихого океана, включая западный склон Курило - Камчатского жёлоба, а также Японию и Тихоокеанское побережье США. Так в 1952 году цунами практически стерло с лица земли город Северокурильск …нахлынула огромная волна. При отступлении дно обнажилось на сотни метров, а затем через 20 минут подошла вторая волна высотой 10 метров. После нее остались только фундаменты зданий и гигантский водоворот в центре города, в котором вращались обломки судов и люди.». На Японию раз в 15 лет обрушивается волна высотой 8 метров, за 1300 лет было 4 катастрофы с волнами до 30 метров. В 1883 году произошел взрыв вулкана Кракатау. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 тысяч человек. При подходе к Яве и Суматре волна цунами была высотой 40 метров, военный катер с расстояния три с половиной километра был выброшен на берег. Погибло около 40 тысяч человек. А одно из самых сильных исторически зафиксированных цунами обрушилось на Японию в 1896 году. Волны достигали 35 метровой высоты. Погибло 23 тысячи человек.
Известны цунами и в других районах планеты; так в конце 18 века 20 – метровая волна разрушила Лиссабон, погибло 10 процентов полумиллионного города. Атлантика менее подвержена цунами. С 1900 по 1960 год отмечено 230 цунами. Подвержены им также восточное и северное побережья Средиземного моря.
По продолжительности затопления наводнения, вызванные цунами – самые быстротечные, однако, по разрушительной силе цунами нет равных. Для измерения интенсивности цунами используются шкалы. Шкала Ииды и Имамуры с дополнениями по Александеру приведена в приложении 1.
Для предупреждения и борьбы с последствиями цунами в ряде стран предпринимаются серьезные мероприятия. В США, Японии и России существуют службы предупреждения, в функции которых входит опережающая регистрация землетрясений.
Существует 10 методов прогнозов землетрясений. Часть из них используется на побережье, часть – при анализе состояния шельфа и гидросферы. Подробное описание методов дано в приложении 2.
Четким признаком цунами нередко служит отступление 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: очень скоро, иной раз через 5-15 минут, океан вернется и с удесятеренной силой 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 бывает иной раз незначительным и может остаться незамеченным. Полезно знать, что зимой признаком приближения цунами может служить появление трещин в береговом льду, необычный дрейф льдин (например, в безветренную погоду), взбросы воды у кромки льда.
Одной волной цунами обычно не ограничивается, чаще всего их бывает от 3 до 10. Поэтому успокаиваться, после того как одна волна пройдет, нельзя: в течение еще полутора - двух часов опасность может снова возникнуть. Если же в продолжение полутора - двух часов 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.
Последние два десятилетия происходит сильное изменение геофизики земли. Происходит смещение магнитных полюсов, разрушение озонового слоя, появление в атмосфере новых химических соединений, не являющихся продуктом жизнедеятельности человека, изменение течения Гольфстрим. Изменился и сейсмический режим планеты. Очаги землетрясений всплыли» с больших (300 - 700 км) и средних (50 - 300 км) глубин и верхнюю часть земной коры (менее 50 км). Увеличение числа и расширение географии мелко-фокусных землетрясений полностью меняют характер быстропротекающих геодинамических процессов. Еще нет полного понимания причин таких изменений, но ясно одно, что жизнедеятельность человека имеет здесь не последнее значение.
На протяжении миллионов и миллионов лет в результате действия геолого-геофизических закономерностей на Земле сложились так называемые полезные ископаемые... Действительно, какая-то закономерность собрала в том или ином месте нефть, газ или железную руду…
Закладка месторождений - закономерность. А их разработка? Выдирание из недр Земли все новых и новых тонн угля, руды, нефти, мрамора?.. В 20 веке опустошено, выдрано более 140 000 месторождений. Как это влияет на геофизическое состояние земли? Пример - землетрясение в Газли спровоцировано шоковой добычей газа. Во время войны в районе Персидского залива горели около 600 нефтеносных скважин, несколько десятков из них - в режиме форсунки - как гигантские примусы. Из-за термической откачки нефти произошел резкий сброс пластового давления, плюс сейсмическая накачка - как результат сотен тысяч взрывов. Все это привело к новым геолого-геофизическим напряжениям в данном, и без того сейсмически нагруженном районе. Еще о взрывах – в результате взрыва США ядерного заряда мощностью 20 килотонн в лагуне глубиной 60 метров поднялась волна высотой 29 метров на расстоянии в 300 метров от эпицентра. Всерьез планируется взрыв вулкана в Центральной Америке, Мехико, столице Мексики. Проводя подобные эксперименты» с Землёй человечество преследует свои узко корыстные интересы. В обществе нет понимания, что планета у нас одна на всех, и изучать ее надо не для того, чтобы больше выкачать», а чтобы понять и изменить свой образ жизни в направлении паритета с Землей. В этом направлении для ученых лежит практически безграничная область действий.
Как бы в подтверждение значимости темы реферата, когда текст практически был готов, 26 декабря 2004 года в восточной части Индийского океана прошло одно из самых разрушительных цунами за последнее с толетие.
Самое мощное за последние 40 лет землетрясение обрушилось на регион Юго-Восточной Азии. Землетрясение вызвало цунами, которое практически одновременно обрушилось на острова Шри-Ланка, Пхуент, Суматра 26 декабря. Сила подземных толчков мощнейшего землетрясения и последовавшего за ним цунами в девяти странах Азии и Африки достигла 8,7 балла по шкале Рихтера. По данным специалистов, магнитуда землетрясения могла составлять до 8,9 балла по шкале Рихтера, что относит его к пятерке сильнейших на планете с 1900 года и делает его сильнейшим с 1964 года, когда мощнейший подземный толчок произошел на Аляске». Расстояние от эпицентра землетрясения до берегов Таиланда составляет 700 километров. До Индонезии - 1000. До Шри-Ланки - 1,5 тысячи. Скорость, с которой двигалось цунами, составляла примерно 750 километров в час. То есть у правительств большинства прибрежных стран было от 45 минут до полутора часов. Но это время использовано не было. Эксперты не исключают, что в ближайшие время в районе Индийского океана возможны повторные, так называемые остаточные подземные толчки. Однако их сила, скорее всего, будет меньше, и последствия не будут такими разрушительными. Официальное число погибших на данный момент составляет около 170 тысяч человек.
Землетрясение, вызвавшее это цунами, громадно хотя бы потому, что разрыв в очаге, трещина в твердой земле, которая излучает сейсмические волны и при которой происходит перемещение одного крыла относительно другого, превосходила тысячу километров, то есть порядка двух расстояний от Москвы до Санкт-Петербурга. Грандиозное явление, при котором восточная часть поднялась метров на тридцать, западная относительно нее опустилась. Из-за стечения таких обстоятельств, как очень высокая энергия, большая подвижка и небольшая глубина землетрясения (по данным мировых сейсмологических центров, глубина порядка десяти километров, то есть почти наверняка разрыв вышел на поверхность, в данном случае - поверхность дна океана), там создались почти идеальные условия для образования цунами, что и произошло. Подвижка была достаточно необычна для этого района земного шара, это был взброс. То есть плиты не скользили друг относительно друга в горизонтальном направлении, а вздымались. Размах такого вертикального перемещения составлял до 30 метров. Возможно, это не очень аккуратная оценка в настоящее время. Тем самым создались все условия для идеального цунами библейского характера. И когда тысячекилометровая трещина вызывает нарушения в дне океана с размахом порядка 10 метров, на поверхности возникает волна, которая в самом океане не может быть замечена мореплавателями. Но, приближаясь к берегу, волна поднимается на мелководье, и ее высота у берегов может достигать 50 метров. В настоящий момент данные еще не полны, но есть данные, что волна превышала 10 метров, а в некоторых случаях достигала высоты более 20 метров.
Огромное число жертв цунами красноречиво говорит о том, что население земли не готово к катастрофам такого масштаба, ни морально, ни технически. Пора пересмотреть свое отношение к Земле, природе. Усилить свои попытки в изучении Физики Земли не для получения прибыли и удовольствий для некоторой части населения, а элементарно, чтобы выжить.
Сегодня на Земле не найдется места, где не случались бы природные бедствия. За последние 10 лет количество катастроф в мире удвоилось со 110-130 до 288 в год. По данным МЧС России, только за 1990-1999г.г. в нашей стране было зарегистрировано 2877 событий чрезвычайного характера, связанных с опасными природными процессами. Источником и причиной большей части самых разрушительных природных катастроф являются процессы, происходящие внутри Земли.
Природа подземных катаклизмов еще очень неясна. Это связано с тем, что очаги большинства этих стихий располагаются на таких глубинах, куда человек еще не может проникнуть.
Если мы будем спускаться вглубь Земли, то сначала мы пройдем твердую наружную оболочку земного шара – литосферу (~ 100км), а затем в астеносферу (мягкая), простирающуюся до 300 км. В настоящее время ученые считают, что литосфера представляет собой мозаику из отдельных тектонических плит больших и меньших размеров. В результате внутрипланетных процессов происходят сдвиги подземных пластов и плит, а также выбросы раскаленных газов и лавы на поверхность планеты. Все это является причиной землетрясений и извержения вулканов. В том случае, если эти процессы происходят под дном океана, они являются причиной возникновения цунами.
ЦУНАМИ - морские гравитационные волны очень большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных и прибрежных землетрясениях и, изредка, вследствие вулканических извержений и др. тектонических процессов. В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса деформации участков дна опирающийся на них столб воды также смещается, не успевая растечься, в результате чего на поверхности океана образуется некоторое возвышение или понижение. Образовавшееся возмущение переходит в колебательные движения толщ воды – волны цунами, распространяющиеся с большой скоростью (от 50 до 1000 км\ч), пропорциональной квадратному корню из глубины моря.
Причин, которые вызывают тектонические движения пластов и плит, много. Вследствие высокой температуры внутри Земли вещество мантии не остается неизменным, оно переходит из одного состояния в другое за счет конвекции. На тектоническое движение оказывает влияние и сила тяжести. Земной шар состоит из пород разной плотности. Более тяжелые горные породы стремятся опустится, более легкие – подняться. Границами соседних плит являются либо рифтовые хребты, либо желоба. Именно на границах плит и располагаются практически все вулканы; в этих районах происходят наиболее часто землетрясения. Подводные вулканы сосредоточены вдоль подводных рифтовых хребтов, а наземные – вдоль желобов.
Землетрясения и извержения вулканов сами по себе являются катастрофами и приносят немало бед. В случае же, когда эти процессы происходят под толщей вод океанов, они порождают еще один разрушительных природных катастроф – цунами. Это слово в переводе означает: цу» – гавань, нами» – большая волна.
Разрушительная сила цунами зависит от ее магнитуды, которая, в свою очередь, предопределяет интенсивность воздействия волны на берег. Интенсивность этого воздействия зависит в основном от скорости волны. Первым фактором является направление движения волны по отношению к берегу, конуру береговой линии, береговому склону и шельфу. Вторым фактором воздействия являются мощные течения в результате отхода волны ( смыв почвы, смыв склонов, размыв насыпей дорог, оснований мостов). Третий фактор- затопление больших территорий морской водой. Четвертый фактор- возможность сильных волнений на море вблизи берега.
Цунами- явление очень сложное. Оно как будто взялось доказать, что науки о Земле нерасторжимы, что наша планета- единый объект исследования. Действительно, ни океанологам, ни сейсмологам, ни метеорологам, ни вулконологам, ни чистым» математикам и физикам не удается порознь завладеть» цунами.
Известно около тысячи случаев цунами, из них более ста- с катастрофическими последствиями, вызвавшими полное уничтожение и смыв населенных пунктов. И одно из самых катастрофических в Индокитае в декабре 2004 года.
Для предупреждения и борьбы с последствиями с цунами в ряде стран предпринимаются серьезные мероприятия. В США, Японии и России существуют службы предупреждения, в функции которых входит опережающая регистрация землетрясений.
Землетрясение, вызвавшее это цунами, громадно хотя бы потому, что разрыв в очаге, трещина в твердой земле, которая излучает сейсмические волны и при которой происходит перемещение одного крыла относительно другого, превосходила тысячу километров, то есть порядка двух расстояний от Москвы до Санкт- Петербурга.
Огромное число жертв цунами красноречиво говорит о том, что население земли не готово к катастрофам такого масштаба, ни морально, ни технически. Пора пересмотреть свое отношение к Земле, природе. Усилить свои попытки в изучении Физики Земли не для получения прибыли и удовольствий для некоторой части населения, а элементарно, чтобы выжить.
Комментарии