Смертоносные волны

Наверное многие из вас видели потрясающую гравюру Кацусика Хокусая "Большая волна в Канагаве" (на случай, если кто не видел, вот она - рис.1), на которой художник показал как огромная волна нависает над лодкой (самое известное из его произведений). Но речь пойдет в этот раз совсем не о живописи, сегодня мы постараемся узнать об одном из самых страшных природных явлений морской стихии, которое влечет за собой ужасные катастрофы - о цунами.

Своеобразный экскурс для тех, кто собрался провести лето в странах Тихоокеанского региона:)

 Пожалуй, стоит начать с самого названия этого природного явления. Цунами (tsunami ) образовано от двух японских слов "tsu" (цу) - что означает "гавань" и "nami" (нами) - большая волна. Перевод, собственно, передает всю суть явления. Цунами - гигантская разрушительная волна, возникающая на поверхности океана в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков морского дна, при подводных и прибрежных  землетрясениях или извержения подводных или островных вулканов. Первым, кто описал это явление был Хосе де Акоста в 1586 году, когда в Перу после сильного землетрясения на сушу ворвалась волна цунами высотой 25 метров (для сравнения можно представить волну, размером с 8-этажный дом) на расстояние 10 километров. Но у некоторых может возникнуть вопрос, почему слово "цунами" японского происхождения? Все дело в том, что именно Страна Восходящего Солнца больше всех на планете подвержена воздействию этой страшной морской стихии, так как архипелаг лежит на стыке четырех тектонических плит. И ежегодно здесь происходит до 20% всех фиксирующихся на планете землетрясений магнитудой выше 6,0 баллов по шкале Рихтера (рис. 2).

Так что же, собственно, представляет из себя цунами?

На обычную штормовую волну это конечно мало похоже (рис. 3), а все потому, что цунами рождается из многих составляющих. Как из простых волн может возникнуть столь адское, в прямом смысле этого слова, явление? Ответ на этот вопрос нам нужно искать на дне океана.

Как и любой другой земной покров, океаническое дно тоже подвергается землетрясениям. То есть активность, происходящая в недрах земли - и есть общая причина возникновения цунами. От колоссальной энергии землетрясения дно содрогается и в результате дает огромные трещины и разломы, которые приводят к возвышению или оседанию

(рис. 4 А, Б.) районов дна. Когда океаническое дно смещается вверх, почти сразу же сместится вверх и соответствующий участок поверхности океана, в виду того, что вода практически не подвержена сжатию, и на водной поверхности возникнет небольшой по высоте и объему холм. Вот это и есть очаг цунами, и от него во все стороны побежит волна.
Приблизительно 80% цунами можно наблюдать в Тихом океане, поскольку сейсмическая активность этого района очень велика (окаймляется Огненным кольцом).

В открытом океане на большой глубине, которая может быть к примеру 4 000 метров, скорость волн может достигать 700 км/ч, а высота не часто достигает 1 метра. Это значит, что судам, находящимся в открытом море цунами не угрожает. Но чем волна ближе к берегу (где уровень воды ниже), тем ее скорость идет на спад, а высота, соответственно, возрастает и может быть 30 - 40 метров. И вот здесь то цунами уже является серьезнейшей угрозой для всего, что размещается на побережье (рис.5). Но спровоцировать появление цунами могут не только землетрясения. Цунами также могут быть вызваны подводными взрывами, оползнями, подводными извержениями вулканов и даже падением метеоритов. Сила цунами будет так или иначе все равно зависеть от природы физического проявления, например при цунами, вызванном оползнями - горная порода не просто сходит, она падает в воду, к тому же будет иметь значение и объем обрушившегося материала. Установленный факт, что сила волны напрямую зависит от силы землетрясение.

На силу волны так же влияет и глубина, на которой произошел толчок (при не большой глубине толчка цунами будет сильнее), а так же от глубины океана в конкретном районе. Чем крупнее масштабы смещения дна и чем быстрее совершаются эти смещения, тем волна цунами будет мощнее (рис.6).
Но помимо факторов природного происхождения, есть и антропогенный фактор - люди зачастую сами провоцируют природу, не обращая внимания на ее предостережения. Мы изобрели атомные и водородные бомбы, которые используем по своему произволу. Испытывая атомное оружие или проводя военные действия возникновение таких волн - не редкость. Хотя со стороны правительства предприняты меры по запрету подводных испытаний атомного оружия, закрепленные на бумаге.
Как же определить скорость цунами?
Скорость цунами фактически определяется лишь глубиной океана. Глубина различна в разных точках океана, и соответственно будет меняться скорость волны цунами. Уместно показать это формулой: V= , в которой g - ускорение свободного падения, а H - глубина океана. Например, глубина океана равна 4 км. Подставим в формулу значения g = 10 м/с ², Н= 4 000 м. Получаем V= 200 м/с = 720 км/ч (пример взят из учебника "Физика в природе" Л.В. Тарасова). Таким образом, зная место зарождения цунами и рельеф океанического дна, можно рассчитать время, через которое волна достигнет того или иного побережья.

Приближаясь к побережью скорость и длина волны цунами существенно уменьшается за счет торможения о дно и начинает расти ее высота за счет объемов воды, находящихся в прибрежных заливах. После этого волна обрушивается на берег (рис.7). Достигая скорости 1000 км/ч (для наглядности представьте, что скорость волны превышает скорость самого быстрого гоночного автомобиля) волна цунами вызывает огромные разрушения и уносит жизни.

Итак, подводя итог всему сказанному, мы убедились что вся физика цунами делится на четыре последовательных этапа: первый - зарождение волны, второй - движение волны по просторам океана, третий - взаимодействие волны с прибрежной зоной и четвертый - обрушивание гребня волны на береговую полосу, перемещение водных масс над сушей.

Ну и для наглядности (так сказать) можно вспомнить фильм-катастрофу "2012".

Любопытная теория была выдвинута его создателями, связавшими само название фильма с датой 21(23) декабря 2012 года в календаре майя (в 2009 году поток нейтрино, вызванный небывалой вспышкой на Солнце, разогревает ядро Земли, с быстрым повышением температур, в 2010 году начинаются разрушительные землетрясения по всей Земле, что в результате приводит к тектоническим сдвигам земной коры и смене положения полюсов), в котором мы можем наблюдать колоссальную разрушительную мощь цунами.


Ну и напоследок - если этим летом вы соберетесь на Гавайи - помните, что это самое подверженное риску появления цунами место! Так что если вы слышите предупреждение о возможном возникновении цунами (или его приближении) бегите! Как можно дальше, и как можно выше!


Счастливого всем отдыха:)!