Скорость волны цунами в океане: причины возникновения и последствия волн – Морские гравитационные волны. Почему они крайне опасны на берегу и практически безвредны в океане? | Научпоп. Наука для всех

Содержание

Цунами — Циклопедия

Цунами (яп. 津波 — цу (гавань) и нами (волна)) — огромные волны, возникающие на поверхности океана во время сильных подводных землетрясений. Сильные взрывы, извержения вулканов или падение метеоритов в океан также могут вызывать большие цунами. Скорость распространения цунами 400—800 километров в час. Высота волн может достигать 30 метров.

Чаще всего цунами случаются у берегов Тихого океана, но также и в других местах. Например, в 2004 году в Индийском океане прошла катастрофическая волна цунами, в 1755 году тысячи жителей Лиссабона погибли от волны цунами в Атлантическом океане. В Тихом океане установлена ​​система предупреждения цунами. Система предупреждения получает сигналы с подводных буев, регистрирующих изменение давления даже тогда, когда цунами еще не заметно для человеческого глаза на поверхности.

[править] Скорость и физические свойства цунами

Скорость волн в океане определяется формулой:

[math]c = \sqrt { \frac{g \lambda \tanh ( \frac {2 \Pi H} {\lambda} )}{2 \Pi} }[/math] (1)

где:

  • g = 9,8 — ускорение свободного падения;
  • λ — длина волны;
  • H — глубина океана;
  • tanh — гиперболический тангенс [math]\tanh (x) = \frac{\exp (x) - \exp (-x)}{\exp (x) + \exp (-x)}[/math];

В случаях, когда [math]\vert x\vert \lt\lt 1[/math] (2), то хорошо срабатывает приблизительная формула: [math]\tanh (x) \approx x[/math]. Неравенство (2) имеет место для мелководных волн, а также для волн цунами, поскольку цунами имеют чрезвычайно большой период и чрезвычайно большую длину волны λ (до 100 километров) по сравнению с глубиной океана (0-9 километров). В этом случае формула значительно упрощается:

[math]c = \sqrt {g H}[/math] (3)

По этой формуле можно легко подсчитать скорость волны цунами. Средняя глубина Тихого океана 4 километра, то есть скорость распространения:

[math]c \approx \sqrt {10 * 4000}[/math] = 200 м/c = 720 км/ч

Итак, цунами распространяется со скоростью 700—800 километров в час. Соответственно, можно подсчитать, сколько времени на предупреждение имеют службы, чтобы поднять тревогу. Например, если эпицентр находится 1.500 километров от берега, служба спасения имеет около двух часов.

На мелководье волна цунами значительно замедляется. Например, около берега глубиной десять метров волна будет иметь скорость всего 36 километров в час:

[math]c \approx \sqrt {10 * 10}[/math] = 10 м/c = 36 км/ч

Если первой к берегу доходит не вершина волны, а впадина, то часто наблюдается быстрый отлив. Вода внезапно уходит, обнажая дно. Если угол наклона дна достаточно плоский, то вода может уходя, обнажить дно океана до расстояний более 800 метров. Это должно стать сигналом для людей, что в ближайшие 3-45 минут на берег накатится вершина волны цунами.

В глубокой воде цунами распространяется почти не теряя энергии и сохраняет свою силу даже на расстояниях в 3-4 тысячи километров.

Ученые также выделяют редкий тип — мегацунами. Это цунами, чьи волны достигают высоты более 100 метров. Последнее такое мегацунами случилось в 1958 году на Аляске (США) в заливе Литуя (Lituya Bay). В результате землетрясения в заливе сформировалась волна высотой более 200 метров. Исследования геологов показали, что в этом же заливе в прошлом имело место цунами с высотой волны 520 метров.

Цунами — Википедия

Цуна́ми[1] (яп. 津波 IPA: [t͡sɯnä́mí][2], где 津 — «бухта, залив», 波 — «волна») — крупные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Цунами, по мнению некоторых специалистов, являются солитонами[3]. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7). В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана. Первое научное описание явления дал Хосе де Акоста в 1586 в Лиме, Перу, после мощного землетрясения, тогда цунами высотой 25 метров ворвалось на сушу на расстояние 10 км.

Теория

В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью g⋅H{\displaystyle {\sqrt {g\cdot H}}}, где g{\displaystyle g} — ускорение свободного падения, а H{\displaystyle H} — глубина океана (так называемое приближение мелкой воды, когда длина волны существенно больше глубины). При средней глубине 4 км скорость распространения получается 200 м/с или 720 км/ч. В открытом океане высота волны обычно не превышает 50 см, и поэтому волна не опасна для судоходства, её даже не могут заметить люди на борту лодки или корабля. Период волны — от минут до часа, длина волны может быть от десятка до нескольких сот километров, скорость в океане — 600-900км/ч, на континентальном шельфе — 100-300км/ч

[4][5]. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается. У берега высота цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30—40 метров[источник не указан 545 дней], образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, так как волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа. Именно поэтому не стоит возвращаться на берег после ухода очередной волны, а стоит выждать несколько часов.

Высоту волны на прибрежном мелководье (Hмелк.{\displaystyle H_{\text{мелк.}}}), не имеющем защитных сооружений, можно посчитать по следующей эмпирической формуле:

[6]

Hмелк.=1,3⋅Hглуб.⋅(Bглуб./Bмелк.)1/4,{\displaystyle H_{\text{мелк.}}=1,3\cdot H_{\text{глуб.}}\cdot (B_{\text{глуб.}}/B_{\text{мелк.}})^{1/4},} м

где

  • Hглуб.{\displaystyle H_{\text{глуб.}}} — изначальная высота волны в глубоком месте;
  • Bглуб.{\displaystyle B_{\text{глуб.}}} — глубина воды в глубоком месте;
  • Bмелк.{\displaystyle B_{\text{мелк.}}} — глубина воды в прибрежной отмели;

Причины образования цунами

Землетрясения, извержения вулканов и другие подводные взрывы (в том числе взрывы подводных ядерных устройств), оползни, ледники, метеориты и другие разрушения выше или ниже уровня воды — всё это обладает достаточным потенциалом, чтобы вызвать цунами[7]. Первое предположение о том, что цунами связано с подводными землетрясениями, было высказано древнегреческим историком Фукидидом[8][9].

Наиболее распространённые причины

  • Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, — среднему уровню моря, — и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции. Также, необходимо чтобы подводный толчок вошёл в резонанс с волновыми колебаниями.
  • Оползни. Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в XX веке (около 7 % всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень, и он же генерирует волну. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 524 м.[10][11] Подобного рода случаи весьма редки и, конечно, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.
  • Вулканические извержения (около 5 % всех цунами). Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. Классический пример — цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 000 человек[12].

Другие возможные причины

  • Человеческая деятельность. В век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 году США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра ещё достигала 1,8 м. Но для дальнего распространения волны нужно вытеснить или поглотить некоторый объём воды, поэтому волны от подводных оползней и взрывов всегда имеют локальный характер. Если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, возможно образование более высокой волны, за счёт кумулятивного эффекта, но не попадающее в категорию цунами в силу того, что для формирования цунами требуется сдвиг всей толщи воды, тогда как взрыв формирует только поверхностные волны. Компьютерное моделирование таких экспериментов проводились и доказало отсутствие каких-либо существенных результатов по сравнению с более доступными видами вооружений. В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.
  • Падение крупного метеорита диаметром в сотни метров создаст чрезвычайно высокую волну, однако круговая волна от точечного источника быстро потеряет свою энергию и скорее всего не нанесет суше существенного вреда. Цунами от крупного метеорита может быть опасным в том случае, если метеорит упадет в пределах 10-20 километров от береговой линии.[13][14]
  • Ветер может вызывать большие волны (до 21 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образование метео-цунами при резком изменении атмосферного давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется риссага (en:Rissaga).

Признаки появления цунами

  • Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, находящиеся на берегу и не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние — таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.
  • Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамиопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
  • Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
  • Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.

Опасность цунами

{\displaystyle B_{\text{мелк.}}}

Может быть непонятным, почему цунами высотой несколько метров оказалось катастрофическим, в то время, как волны той же (и даже значительно большей) высоты, возникшие во время шторма, к жертвам и разрушениям не приводят. Можно назвать несколько факторов, которые приводят к катастрофическим последствиям:

  • Высота волны у берега в случае цунами, вообще говоря, не является определяющим фактором. В зависимости от конфигурации дна возле берега, явление цунами может пройти вовсе без волны, в обычном понимании, а как серия стремительных приливов и отливов, что также может привести к жертвам и разрушениям.
  • Во время шторма в движение приходит лишь поверхностный слой воды. Во время цунами — вся толща воды, от дна до поверхности. При этом на берег при цунами выплёскивается объём воды, в тысячи раз превышающий штормовые волны. Стоит также учесть тот факт, что длина гребня штормовых волн не превышает 100—200 метров, при этом у цунами длина гребня распространяется по всему побережью, а это не одна тысяча километров.
  • Скорость волн цунами, даже у берега, превышает скорость ветровых волн. Кинетическая энергия у волн цунами также в тысячи раз больше.
  • Цунами, как правило, порождает не одну, а несколько волн. Первая волна, не обязательно самая большая, смачивает поверхность, уменьшая сопротивление для последующих волн.
  • При шторме волнение нарастает постепенно, люди обычно успевают отойти на безопасное расстояние до прихода больших волн. Цунами приходит внезапно.
  • Разрушение от цунами может возрасти в гавани — там, где ветровые волны ослабляются, а следовательно, жилые постройки могут стоять у самого берега.
  • Отсутствие у населения элементарных знаний о возможной опасности. Так, во время цунами 2004 года, когда море отступило от берега, многие местные жители оставались на берегу — из любопытства или из желания собрать не успевшую уйти рыбу. Кроме того, после первой волны многие возвращались в свои дома — оценить ущерб или пытаться найти близких, не зная о последующих волнах.
  • Система оповещения о цунами есть не везде и срабатывает не всегда.
  • Разрушение береговой инфраструктуры усугубляет бедствие, добавляя катастрофические техногенные и социальные факторы. Затопление низменностей, долин рек приводит к засолению почв.

Системы предупреждения цунами

Системы предупреждения цунами строятся главным образом на обработке сейсмической информации. Если землетрясение имеет магнитуду более 7,0 (в прессе это называют баллами по шкале Рихтера, хотя это ошибка, так как магнитуду не измеряют в баллах. Измеряют в баллах балльность, характеризующую интенсивность сотрясения грунта во время землетрясения) и центр расположен под водой, то подаётся предупреждение о цунами. В зависимости от региона и заселённости берегов условия выработки сигнала тревоги могут быть различными.

Вторая возможность предупреждения о цунами это предупреждение «по факту» — способ более надёжный, так как практически отсутствуют ложные тревоги, но часто такое предупреждение может быть выработано слишком поздно. Предупреждение по факту полезно для телецунами — глобальных цунами, оказывающих влияние на весь океан и приходящих на другие границы океана спустя несколько часов. Так, индонезийское цунами в декабре 2004 года для Африки является телецунами. Классическим случаем являются Алеутские цунами — после сильного заплеска на Алеутах можно ожидать существенный заплеск на Гавайских островах. Для выявления волн цунами в открытом океане используются придонные датчики гидростатического давления. Система предупреждения, основанная на таких датчиках со спутниковой связью с приповерхностного буя, разработанная в США, называется DART (en:Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis). Обнаружив волну тем или иным образом, можно достаточно точно определить время её прибытия в различные населённые пункты.

Существенным моментом системы предупреждения является своевременное распространение информации среди населения. Очень важно, чтобы население представляло, какую угрозу несёт с собой цунами. В Японии имеется множество образовательных программ по природным катастрофам, а в Индонезии население в основном не знакомо с цунами, что и стало основной причиной большого количества жертв в 2004 году. Также большое значение имеет законодательная база по застройке прибрежной зоны.

Наиболее крупные цунами

XX век

Вызвано мощным землетрясением (оценка магнитуды по разным источникам колеблется от 8,3 до 9), которое произошло в Тихом океане в 130 километрах от побережья Камчатки. Три волны высотой до 15—18 метров (по разным источникам) уничтожили город Северо-Курильск и нанесли ущерб ряду прочих населённых пунктов. По официальным данным, погибло более двух тысяч человек.

Вызвано землетрясением с магнитудой 9,1, произошедшим на Андреяновских островах (Аляска), которое вызвало две волны, со средней высотой волн 15 и 8 метров соответственно. Кроме того в результате землетрясения проснулся вулкан Всевидова, расположенный на острове Умнак и не извергавшийся около 200 лет. В катастрофе погибло более 300 человек.

  • 9.07.1958, залив Литуйя, (юго-запад Аляски).

Землетрясение, произошедшее севернее залива (на разломе Фэруэтер), инициировало сильные оползни на склоне, расположенном над бухтой Литуйя горы (около 30 миллионов кубических метров земли, камней и льда). Вся эта масса завалила северную часть бухты и вызвала огромную волну рекордной высоты более 500 метров, движущуюся со скоростью 160 км/ч[15][16]. Максимальная высота, на которой были зафиксированы разрушения, вызванные волной, составляла 524 метра над уровнем моря (или 1720 футов)

[17][18].

  • 28.03.1964, Аляска, (США).

Крупнейшее на Аляске землетрясение (магнитудой 9,2), произошедшее в проливе Принца Уильяма, вызвало цунами из нескольких волн, с наибольшей зафиксированной высотой (в момент появления) — 67 метров. В результате катастрофы (в основном, из-за цунами) по разным оценкам погибло от 120 до 150 человек.

Землетрясение с магнитудой 7,1, произошедшее на северо-западном побережье острова Новая Гвинея, вызвало мощный подводный оползень, породивший цунами, в результате которого погибло более 2000 человек.

XXI век

{\displaystyle B_{\text{мелк.}}}

Распространение цунами по Индийскому океану

  • 6 сентября 2004 года, побережье Японии

В 110 км от побережья полуострова Кии и в 130 км от побережья префектуры Коти произошли два сильных землетрясения (магнитудой до 6,8 и 7,3 соответственно), вызвавших цунами, с высотой волн до одного метра. Пострадало несколько десятков человек.

  • 26 декабря 2004, Юго-Восточная Азия.

В 00:58 произошло мощнейшее землетрясение — второе по мощности из всех зарегистрированных (магнитудой 9,3), вызвавшее самое смертоносное из всех известных цунами. От цунами пострадали страны Азии (Индонезия — 180 тыс. человек, Шри-Ланка — 31—39 тыс. человек, Таиланд — более 5 тыс. человек и др.) и африканская Сомали. Общее количество погибших превысило 235 тыс. человек.

Вызвано землетрясением магнитудой 8, произошедшим в южной части Тихого океана. Волны в несколько метров высотой достигли и Новой Гвинеи. Жертвами цунами стали 52 человека.

  • 11 марта 2011, Япония.

Сильнейшее землетрясение магнитудой 9,0 с эпицентром, находящимся в 373 км северо-восточнее Токио, вызвало цунами с высотой волны, превышавшей 40 метров. По полученным данным, гипоцентр землетрясения находился на глубине 32 км к востоку от северной части острова Хонсю[19], и простирался на расстояние около 500 км, что видно из карты афтершоков. Кроме того, землетрясение и последовавшее за ним цунами стали причиной аварии на АЭС Фукусима I.

По состоянию на 2 июля 2011 года официальное число погибших в результате землетрясения и цунами в Японии составляет 15 524 человек, 7 130 человек числятся пропавшими без вести, 5 393 человек ранены.

Суперцунами

Некоторыми специалистами высказывается мнение, что главной причиной, вызывающей особенно сильные, так называемые суперцунами, — это падение на поверхность планеты небесных тел. По их мнению, прослеживается закономерность в резких климатических изменениях на границе плейстоцена и голоцена и падением крупных метеоритов на земную поверхность и в акваторию океанов[20]. В их исследованиях представлены геологические, археологические и исторические свидетельства трёх крупнейших климатических катастроф, возможно происходивших на Земле 12,900, 4300-4500 лет тому назад и в 536—540 гг. нашей эры[21]. Для изучения проблемы космогенных цунами была создана международная научная группа Holocene Impact Working Group.

См. также

Примечания

  1. ↑ Большой толковый словарь русского языка. — 1-е изд-е: СПб.: Норинт
  2. ↑ 「NHK日本語発音アクセント辞典」。2002年。ISBN 978-4-14-039360-4
  3. Филиппов А. Т. Многоликий солитон // Библиотечка «Квант». — Изд. 2, перераб. и доп.. — М.: Наука, 1990. — 288 с.
  4. Гир Дж., Шах Х. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться = Terra Non Firma. Understanding and Preparing for Earthquakes / Пер. с англ. д-ра физ.-мат. наук Н. В. Шебалина. — М.: Мир, 1988. — С. 72—73. — 63 000 экз.
  5. Edward Bryant. Tsunami: The Underrated Hazard. — 3. — Springer, 2014. — С. 19—22.
  6. ↑ Действие атомного оружия. Пер. с англ. — М.: Изд-во иностр. лит., 1954. — С. 102. — 439 с.
  7. Barbara Ferreira. When icebergs capsize, tsunamis may ensue. Nature (April 17, 2011). Проверено 27 апреля 2011. Архивировано 23 июня 2012 года.
  8. ↑ Thucydides: «A History of the Peloponnesian War», 3.89.1-4
  9. Smid, T. C. 'Tsunamis' in Greek Literature. — 2nd. — Apr., 1970. — Vol. 17. — P. 100–104.
  10. Тегюль Мари. Цунами: Большая Волна, Заливающая Бухту.
  11. ↑ Biggest Tsunami, Lituya Bay Tsunami
  12. ↑ Volcanogenic Tsunamis. Oregon State University.. Проверено 4 января 2015.
  13. ↑ Что случится, если в океан упадет астероид
  14. ↑ Что случится, если в океан упадет метеорит?
  15. Leonard, L J. Open File 6552 (Annotated bibliography of references relevant to tsunami hazard in Canada) // Geological Survey of Canada / L J Leonard, Rogers, Hyndman, R D. — Natural Resources Canada, 2010. — P. 247-249.  (англ.)
  16. Батыр Каррыев. Катастрофы в природе: землетрясения.
  17. ↑ Цунами на Аляске в 1957 и 1958 гг
  18. ↑ МЕГА цунами от 9 июля 1958 года в Литуйя Бэй, Аляска
  19. ↑ 11 March 2011, MW 9.0, Near the East Coast of Honshu Japan Tsunami
  20. ↑ А. С. Алексеев, В. К. Гусяков. О ВОЗМОЖНОСТИ КОСМОГЕННЫХ ЦУНАМИ В МИРОВОМ ОКЕАНЕ
  21. ↑ Гусяков В. К. От Тунгуски до Чикскулуба. «Наука в Сибири» № 43 (2828), 27 октября 2011 г.

Литература

  • Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., Соколов Ю. И. Цунами: предупреждение и защита / МЧС России. — М., 2006. — 264 с.
  • Соловьёв С. Л., Го Ч. Н. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана (173—1968 гг.). — М.: Наука, 1974. — 308 с. — 1200 экз.
  • Пелиновский Е. Н. Гидродинамика волн цунами. — Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1996. — 277 с.
  • Локальные цунами: предупреждение и уменьшение риска: Сборник статей / Под ред. Б. В. Левина, М. А. Носова. — М.: Янус-К, 2002.
  • Левин Б. В., Носов М. А. Физика цунами и родственных явлений в океане. — М.: Янус-К, 2005. — 360 с.
  • Левин Б. В., Сасорова Е. В. О шестилетней периодичности возникновения цунами в Тихом океане // Физика Земли. 2002. № 12. С. 40-49.
  • Землетрясения и цунами (учебное пособие, содержание)
  • Куликов Е. А. «Физические основы моделирования цунами» (учебный курс)
  • Шойгу С. К., Кудинов С. М., Неживой А. Ф. и др. Катастрофические природные явления. МЧС России, 1997.
  • Гусяков В.К.Ground Zero: Мегаземлетрясения – главная угроза безопасности морских побережий // Наука из первых рук. - том 78. № 2. 23 июля 2018.

Ссылки

ВОЛНА, НЕСУЩАЯ СМЕРТЬ | Наука и жизнь

Землетрясение, случившееся 26 декабря 2004 года у берегов Индонезии, стало причиной гигантской волны - цунами, которое обрушилось на остров Суматра, Шри-Ланку, острова у берегов Таиланда, восточное побережье Индии, Мальдивские острова и даже на береговую зону в Сомали в Восточной Африке. Цунами унесло жизни около 300 тысяч человек и причинило огромный материальный ущерб. По оценкам ООН, это крупнейшая природная катастрофа, постигшая человечество за последние 100 лет. Что же такое цунами, как и где возникает это явление и можно ли его предсказать?

Наука и жизнь // Иллюстрации

Примерная схема образования цунами.

Схема рельефа дна северо-восточной части Индийского океана.

Район Юго-Восточной Азии и Океании отличается высокой сейсмичностью. Каждая точка на карте - эпицентр землетрясения в период с 1977 года. Цветом указана глубина очага в километрах.

Термин "цунами" пришел из японского языка и дословно означает "большая волна в заливе". Цунами возникает во время землетрясения в море или в океане, когда создаются условия для образования в толще воды мощных волн. Эти волны расходятся во все стороны от эпицентра, который представляет собой проекцию гипоцентра - условного центра очага землетрясения - на поверхность морского дна. Очаг располагается в толще Земли на некоторой глубине, чаще всего в пределах нескольких десятков километров. Именно там, в области очага, возникают напряжения и деформации горных пород, которые приводят к разрывам и высвобождению накопившейся энергии.

Далеко не каждое землетрясение, случающееся в океане, вызывает цунами. Гигантская волна образуется в том случае, когда происходит внезапное, очень резкое смещение океанского дна, и особенно часто при мгновенном вертикальном взбрасывании (подъеме) одного из крыльев тектонического разрыва. Детальный анализ условий возбуждения цунами показал, что максимальная амплитуда волн цунами возникает в том случае, когда смещения пород происходят на глубине примерно 10 км, а если гипоцентр расположен глубже, амплитуда постепенно уменьшается.

Над местом тектонического смещения океанского дна в поверхностном слое воды возникает водяной холм, который, оседая, образует волны, расходящиеся, как от брошенного в воду камня, во все стороны. В открытом океане эти волны имеют очень большую длину: расстояние между двумя гребнями достигает 100-150 км. А вот высота у них небольшая, всего несколько метров, очень редко - десятки метров.

Итак, резкое, почти мгновенное смещение дна вызывает одновременный подъем всей толщи океанской воды и волны на поверхности, расходящиеся в стороны со скоростью до 600-800 км/ч. Чем больше глубина океана, тем выше скорость волн, которая примерно пропорциональна квадратному корню из глубины. Находясь в открытом океане на корабле или яхте, очень длинную поверхностную волну можно и не заметить. Но ситуация меняется, когда такая волна приближается к отмелому берегу с широким и пологим подводным склоном.

Дело в том, что колоссальная энергия волны перераспределяется, так как трение воды о дно замедляет движение нижней части водяной толщи, в то время как ее верхняя часть перемещается с большей скоростью. Этот процесс начинает развиваться, когда глубина достигает примерно половины длины волны. При приближении к берегу уменьшается как скорость движения волны, так и ее длина. Например, при глубинах около 1 км скорость волны составляет 350-360 км/ч, а при глубине 50 м - менее 100 км/ч.

Когда нижняя часть волны начинает тормозиться, волна "вырастает", увеличивая свою высоту, и вся ее энергия сосредоточивается на относительно узком фронте. На гребне растущей волны появляется белый бурун, и она приобретает асимметричную форму: внутренняя сторона вогнутая и крутая, а внешняя, обращенная в сторону океана, - более пологая.

У волны цунами гребень венчается гигантским буруном, а сама она, высотой 5, 10 или 30 м, всей массой гигантской водяной стены обрушивается на берег, и бурлящая вода стремительно мчится вперед, сметая все на своем пути. Если волна входит в узкий залив, то ее высота возрастает в несколько раз, образуя водяной вал (его называют "бор"), удар которого о берег подобен залпу сотен орудий. Постепенно сила волны иссякает, и вода начинает свой обратный бег к океану, увлекая за собой любые плавающие предметы, автомобили, животных и людей.

В случае недавней катастрофы, начавшейся утром 26 декабря 2004 года в 7 часов 58 минут 53 секунды по местному времени в Индийском океане у берегов Индонезии и Таиланда, эпицентр первого землетрясения находился вблизи северной оконечности острова Суматра, в точке с координатами 3°30' северной широты и 95°87' восточной долготы. В геологическом плане в этом районе проходит граница между двумя литосферными плитами - крупными блоками земной коры. При этом происходит погружение, пододвигание (субдукция) океанической Индийской плиты под более восточную континентальную плиту. Глубоководный желоб, протягивающийся параллельно Суматре, представляет собой след такого погружения.

Гипоцентр первого толчка землетрясения был неглубоким, как говорят, мелкофокусным и находился на глубине около 30 км. Резкое, почти мгновенное смещение океанской плиты на десятки метров вызвало деформацию в поверхности океанского дна, которая и спровоцировала возникновение цунами, сразу же обрушившегося на острова Суматра и Ява. Примерно через 10-20 минут волна достигла Андаманских и Никобарских островов, а затем западных берегов Таиланда и курортного острова Пхукет.

Больше времени, почти два часа, понадобилось цунами, чтобы ударить по Шри-Ланке (бывший остров Цейлон), восточному побережью Индии, Бангладеш и Мальдивским островам. На Мальдивах высота волны не превышала двух метров, но сами острова поднимаются над поверхностью океана не больше, чем на метр-полтора, поэтому две трети территории Мале - столицы островного государства - оказались под водой. Однако в целом Мальдивские острова пострадали не слишком сильно, поскольку окружены постройками коралловых рифов, которые приняли на себя удары волн и погасили их энергию, обеспечив тем самым пассивную защиту от цунами. Через шесть часов волна дошла до восточного побережья Африки. Наибольшее число жертв и разрушений цунами вызвало в Индонезии и на Шри-Ланке. По оценкам, общее количество погибших составляет более 280 тысяч человек.

По данным сейсмических станций, землетрясение, вызвавшее цунами в Индийском океане, вернее, его первый толчок имел магнитуду 8,6-8,9 или даже 9,1 по шкале Рихтера, то есть близко к максимально возможной. Появились сведения, что оно способствовало резкому смещению оси вращения Земли на 3 см, а земные сутки уменьшились на 3 микросекунды. Второй толчок, эпицентр которого находился несколько севернее первого, имел магнитуду 7,3 и вызвал образование второй волны цунами. После первых, самых сильных толчков 26 декабря землетрясения в этом регионе происходили практически ежедневно в течение нескольких недель с довольно высокой магнитудой порядка 5-6. Такие землетрясения, следующие за главным сейсмическим ударом, называются афтершоками. Они свидетельствуют о рассасывании напряжений, об их релаксации.

Землетрясения колоссальной мощности происходят с периодичностью раз в 150-200 лет. Об этом есть достоверные исторические сведения, в том числе и о цунами, вызванных землетрясениями. Так, в 365 году н.э. в Александрии (Египет) волны погубили 5000 человек; в 1755 году в Лиссабоне жертвами цунами стали тысячи людей. При взрыве вулкана Кракатау в Зондском проливе между островами Ява и Суматра в 1883 году гигантская волна смыла в море более 36 000 человек; в 1896 году в Японии волны высотой 15 м привели к смерти нескольких тысяч человек, в 1933 году у побережья Санрику в Японии, где высота волн цунами достигала 24 м, погибли 3000 жителей. В 1952 году цунами высотой 18 м разрушило город Северо-Курильск, расположенный на острове Парамушир, самом северном острове Курильской островной дуги, при этом погибли несколько тысяч жителей, так как волн было три. Список подобных катастроф можно еще продолжить.

Возникает вопрос: а можно ли предвидеть цунами и предупредить жителей регионов о надвигающейся волне? День и час возникновения землетрясения предсказать в принципе нереально, так как это процесс нелинейный. Но можно установить районы, где риск землетрясения велик, и определить его вероятную силу, то есть провести сейсмическое районирование территорий различной детальности.

Основные места возникновения цунами - это Тихий океан, на периферию которого приходится более 80% цунами. Знаменитое "огненное" кольцо Тихого океана характеризуется не только большим количеством действующих вулканов, но и частыми сильными землетрясениями, горным рельефом и цепочкой глубоководных желобов. В этих местах, называемых активными континентальными окраинами, происходит погружение тяжелых, холодных океанических плит под более легкие и высоко расположенные континентальные. Процессы взаимодействия между плитами и приводят к землетрясениям, извержениям вулканов и возникновению цунами в океане.

Обрушится на берег огромная волна после землетрясения в океане или нет - неизвестно. Жители побережий, находящихся в опасной сейсмической зоне, почувствовав землетрясение, должны немедленно бежать прочь от береговой зоны. Так можно спастись от цунами, образовавшегося недалеко от берега, когда время прихода волны составляет 15-30 минут. Если же цунами возникает далеко и волны перемещаются по поверхности океана несколько часов, то достаточно времени, чтобы подготовиться к удару стихии и вывести людей в безопасные места. Но для этого надо провести огромную работу: поставить в сейсмоопасных районах океанов или морей автоматические сейсмографы, разработать систему оповещения населения, чтобы не возникала непременная в таких случаях паника. Надо, чтобы и туристы, приезжающие отдыхать в сейсмоопасные зоны, об этом знали и четко представляли, что надо делать в случае тревоги, которую можно объявлять сиренами, ревунами, по радио и любыми другими способами. К сожалению, в районе землетрясения, которое случилось 26 декабря 2004 года, сети наблюдений просто не существовало, а система оповещения о землетрясении и цунами не была организована.

У нас в России еще в конце 50-х - начале 60-х годов прошлого века на Дальнем Востоке создана служба предупреждения цунами, охватывающая Камчатку, Курильские острова, Сахалин и Приморье. На Гавайских островах, не раз подвергавшихся воздействию цунами, существует Центр предупреждения имени Ричарда Хагимайера. Сейчас и в Индийском океане, вблизи Индонезии, предполагается организовать сеть наблюдений, а в дальнейшем есть намерения сделать глобальную сеть предупреждений о цунами и оснастить ее новейшими сейсмографами, специальными датчиками и бакенами, на которых будет размещена регистрирующая аппаратура, и все это объединить спутниковой системой.

Иллюстрация "Примерная схема образования цунами".
Примерная схема образования цунами. Мгновенное смещение дна океана вызывает в воде волны деформации и длинные волны на поверхности океана. В том месте, где глубина океана уменьшается примерно до половины длины волны, последняя начинает расти и на пологом (отмелом) берегу может достигнуть высоты 20-40 м.

Иллюстрация "Схема рельефа дна северо-восточной части Индийского океана".
Схема рельефа дна северо-восточной части Индийского океана. Хорошо выражен глубоководный желоб. Желтый кружок - эпицентр главного толчка землетрясения 26 декабря 2004 года, кружки другого цвета - землетрясения меньшей магнитуды.

Волна — движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Морская волна.

Волна (Wave, surge, sea) — образуется благодаря сцеплению частиц жидкости и воздуха; скользя по гладкой поверхности воды, поначалу воздух создаёт рябь, а уже затем, действует на ее наклонные поверхности, развивает постепенно волнение водной массы. Опыт показал, что водяные частицы не имеют поступательного движения; перемещается только вертикально. Морскими волнами называют движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Структура морской волны

Высшая точка волны называется гребнем или вершиной волны, а низшая точка — подошвой. Высотой волны называется расстояние от гребня до её подошвы, а длина это расстояние между двумя гребнями или подошвами. Время между двумя гребнями или подошвами называется периодом волны.

Основные причины возникновения

В среднем высота волны во время шторма в океане достигает 7-8 метров, обычно может растянуться в длину — до 150 метров и до 250метров во время шторма.

В большинстве случаев морские волны образуются ветром.Сила и размеры таких волн зависят от силы ветра, а так-же его продолжительности и «разгона» - длины пути, на котором ветер действует на водную поверхность. Иногда волны, которые обрушиваются на побережье, могут зарождаются за тысячи километров от берега. Но есть ещё много других факторов возникновения морских волн: это приливообразующие силы Луны, Солнца, колебания атмосферного давления, извержения подводных вулканов, подводных землетрясений, движением морских судов.

Волны, наблюдаемые и в других водных пространствах, могут быть двух родов:

1) Ветровые, созданные ветром, принимающие по прекращении действия ветра установившийся характер и называемые установившимися волнами, или зыбью; Ветровые волны создаются вследствие воздействия ветра (передвижение воздушных масс) на поверхность воды, то есть нагнетания. Причина колебательных движений волн становится легко понятна, если заметить воздействие того же ветра на поверхность пшеничного поля. Хорошо заметна непостоянность ветровых потоков, которые и создают волны.

2) Волны перемещения, или стоячие волны, образуются в результате сильных толчков на дне при землетрясениях или возбужденные, например, резким изменением давления атмосферы. Данные волны носят также название одиночных волн.

В отличие от приливов, отливов и течений волны в не перемещают массы воды. Волны идут, но вода остается на месте. Лодка, которая качается на волнах, не уплывает вместе с волной. Она сможет немного переместиться по наклонной, только благодаря силе земной гравитации. Частицы воды в волне движутся по кольцам. Чем дальше эти кольца от поверхности, тем меньше они становятся и, наконец, исчезают совсем. Находясь в субмарине на глубине 70-80 метров, вы не ощутите действие морских волн даже при самом сильном шторме на поверхности.

Виды морских волн

Волны могут проходить огромные расстояния, не изменяя формы и практически не теряя энергии, долго после того, как вызвавший их ветер утихнет. Разбиваясь о берег, морские волны высвобождают огрмную энергию, накопленную за время странствия. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными. Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными.

Размытый берег прибрежного посёлка

Низкие, широкие, закругленные волны вдали от берега называются зыбью. Волны заставляют частички воды описывать кружки, кольца. Размер колец уменьшается с глубиной. По мере приближения волны к покатому берегу частицы воды в ней описывают все более сплющенные овалы. Приближаясь к берегу, морские волны больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. На мелководье частицы воды больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. Мысы образованы из более твердой породы и разрушаются медленнее, чем соседние участки берега. Крутые, высокие морские волны подтачивают скалистые утесы у основания, образуя ниши. Утесы порой обрушиваются. Сглаженная волнами терраса — это все, что остается от разрушенных морем скал. Иногда вода поднимается по вертикальным трещинам в скале до вершины и вырывается на поверхность, образуя воронку. Разрушительная сила волн расширяет трещины в скале, образуя пещеры. Когда волны подтачивают скалу с двух сторон, пока не соединятся в проломе, образуются арки. Когда верх арки падает в море, остаются каменные столбы. Их основания подтачиваются, и столбы обрушиваются, образуя валуны. Галька и песок на пляже — это результат эрозии.

Деструктивные волны постепенно размывают берег и уносят песок и гальку с морских пляжей. Обрушивая всю тяжесть своей воды и смытого материала на склоны и обрывы, волны разрушают их поверхность. Они вжимают воду и воздух в каждую трещину, каждую расщелину, часто с энергией взрыва, постепенно разделяя и ослабляя скалы. Отколовшиеся обломки скал используются для дальнейшего разрушения. Даже самые твердые скалы постепенно уничтожаются, и суша на берегу изменяется под действием волн. Волны могут разрушать морской берег с поразительной быстротой. В графстве Линкольншир, в Англии, эрозия (разрушение) надвигается со скоростью 2 м в год. С 1870 г., когда был построен самый большой в США маяк на мысе Гаттерас, море смыло пляжи на 426 м в глубину побережья.

Цунами

Цунами

Цунами — это волны огромной разрушительной силы. Они вызываются подводными землетрясениями или извержениями вулканов и могут пересекать океаны быстрее, чем реактивный самолет: 1000 км/ч. В глубоких водах они могут быть ниже одного метра, но, приближаясь к берегу, замедляют свой бег и вырастают до 30-50 метров, прежде чем обрушиться, затопляя берег и сметая все на своем пути. 90% всех зарегистрированных цунами отмечено в Тихом океане.

Наиболее распространённые причины.

Около 80% случаев зарождения цунами являются подводные землетрясения. При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: часть дна опускается, а часть приподнимается. На поверхности воды происходят колебательные движения по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, — среднему уровню моря, — и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции. Также, необходимо чтобы подводный толчок вошёл в резонанс с волновыми колебаниями.

Оползни. Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в ХХ веке (около 7 % всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень и он же генерирует волну. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 524 м. Подобного рода случаи достаточно редки и, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.

Вулканические извержения составляют примерно 5% всех случаев цунами. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. Классический пример — цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности более 5000 кораблей, погибло около 36 000 человек.

Признаки появления цунами.

  • Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, которые находятся на берегу и не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние — таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.
  • Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамоопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
  • Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
  • Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.
Волны-убийцы

Волны-убийцы

Волны-убийцы (Блужда́ющие во́лны, волны-монстры, freak wave — аномальная волна) — гигантские волны, возникающие в океане, высотой более 30 метров, обладают несвойственным для морских волн поведением.

Еще каких-то 10-15 лет назад ученые считали истории моряков об исполинских волнах-убийцах, которые возникают из ниоткуда и топят корабли, всего лишь морским фольклором. Долгое время блуждающие волны считались выдумкой, так как они не укладывались ни в одну существовавшую на то время математические модели расчётов возникновения и их поведения, потому как волны высотой более 21 метра в океанах планеты Земля не могут существовать.

Одно из первых описаний волны-монстра относится к 1826 году. Её высота была более 25 метров и заметили её в Атлантическом океане недалеко от Бискайского залива. Этому сообщению никто не поверил. А в 1840 году мореплаватель Дюмон д'Юрвиль рискнул явиться на заседание Французского географического общества и заявить, что своими глазами видел 35-метровую волну. Присутствующие подняли его на смех. Но историй о громадных волнах-призраках, которые появлялись внезапно посреди океана даже при небольшом шторме, и своей крутизной походили на отвесные стены воды, становилось все больше.

Исторические свидетельства "волн-убийц"

Так, в 1933 году корабль ВМС США "Рамапо" попал в шторм в Тихом океане. Семь суток корабль бросало по волнам. А утром 7 февраля сзади внезапно подкрался невероятной высоты вал. Вначале судно швырнуло в глубокую пропасть, а потом подняло почти вертикально на гору пенящейся воды. Экипаж, которому посчастливилось выжить, зафиксировал высоту волны - 34 метра. Двигалась она со скоростью 23 м/сек, или 85 км/ч. Пока что это считается самой высокой когда-либо измеренной волной-убийцей.

Во время Второй мировой войны, в 1942 году, лайнер "Королева Мария" вез 16 тыс. американских военных из Нью-Йорка в Великобританию (между прочим, рекорд по количеству человек, перевозимых на одном судне). Неожиданно возникла 28-метровая волна. "Верхняя палуба была на обычной высоте, и вдруг - раз! - она резко ушла вниз", - вспоминал доктор Норвал Картер, находившийся на борту злополучного корабля. Корабль накренился под углом 53 градуса - если бы угол составил хотя бы на три градуса больше, гибель была бы неизбежной. История "Королевы Марии" легла в основу голливудского фильма "Посейдон".

Однако 1 января 1995 года на нефтяной платформе «Дропнер» в Северном море у побережья Норвегии была впервые приборно зафиксирована волна высотой в 25,6 метров, названная волной Дропнера. Проект "Максимальная волна" позволил по-новому посмотреть на причины гибели сухогрузов судов, которые перевозили контейнеры и другие немаловажные грузы. Дальнейшие исследования зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 20 метров. Новый проект получил название Wave Atlas (Атлас волн), в котором предусматривается составление всемирной карты наблюдавшихся волн-монстров и её последующую обработку и дополнение.

Причины возникновения

Существует несколько гипотез о причинах возникновения экстремальных волн. Многие из них лишены здравого смысла. Наиболее простые объяснения построены на анализе простой суперпозиции волн разной длины. Оценки, однако, показывают, что вероятность экстремальных волн в такой схеме оказывается слишком мала. Другая заслуживающая внимания гипотеза предполагает возможность фокусировки волновой энергии в некоторых структурах поверхностных течений. Эти структуры, однако, слишком специфичны для того, чтобы механизм фокусировки энергии мог объяснить систематическое возникновение экстремальных волн. Наиболее достоверное объяснение возникновения экстремальных волн должно основываться на внутренних механизмах нелинейных поверхностных волн без привлечения внешних факторов.

Интересно, что такие волны могут быть как гребнями, так и впадинами, что подтверждается очевидцами. Дальнейшее исследование привлекает эффекты нелинейности в ветровых волнах, способные приводить к образованию небольших групп волн (пакетов) или отдельных волн (солитонов), способных проходить большие расстояния без значительного изменения своей структуры. Подобные пакеты также неоднократно наблюдались на практике. Характерными особенностями таких групп волн, подтверждающими данную теорию, является то, что они движутся независимо от прочего волнения и имеют небольшую ширину (менее 1 км), причем высоты резко спадают по краям.

Впрочем, полностью прояснить природу аномальных волн пока не удалось.

Ссылки на интернет ресурсы

https://ru.wikipedia.org https://sea-wave.ru https://www.seapeace.ru https://dic.academic.ru

ЦУНАМИ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

Цунами,  огромные морские волны, связанные главным образом с подводными землетрясениями, но иногда возникающие при вулканических извержениях на дне океана, которые могут вызвать образование нескольких волн, следующих с интервалом от нескольких минут до нескольких часов.

Основным районом, где возникает цунами, является Тихий океан. Из 400 действующих сегодня на земле вулканов 330 расположены в бассейне Тихого океана, здесь наблюдается более 80% всех землетрясений.
«Цунами» в переводе с японского языка означает «волна в гавани». И хотя этот перевод звучит несколько экзотически и носит описательный характер, указанный термин как нельзя лучше характеризует суть явления. Основная природа возникновения цунами – сейсмическая. В участках земной коры, находящихся под дном океана, происходят разрывы, проявляющиеся в виде землетрясений. В случаях, когда эпицентр землетрясений располагается на глубине более 50 км, цунами, как правило, не образуется. Существует и иная трактовка причин образования цунами – это извержение наземных и подводных вулканов. Иногда возникают цунами метеорологического происхождения. Такие «метеоцунами» связаны с выходами на морские акватории тайфунов и ураганов.

Упрощенная схема образования цунами.

Чаще всего волны цунами бывают сейсмического происхождения, при землетрясениях образуются разломы поверхности земной коры – трещины и, как следствие – сбросы, сдвиги и надвиги, приводящие к опусканию или поднятию значительных районов дна. При этом в толще воды происходят мгновенные изменения объема и давления, вызывающие появление волн сжатия и разрежения, которые, достигая поверхности океана, вызывают ее колебания и формируют цунами. Период образовавшихся волн составляет от 2 до 20 мин, т.е. это длинные волны. В открытом море эти волны не заметны, но они несут огромную энергию. Скорость смещения волн цунами на глубокой воде составляет 500–700 км/час. При движении энергия цунами расходуется на преодоление сил вязкости и трения о дно. Интенсивность цунами связана с силой землетрясения. В России для определения интенсивности землетрясения используется 12-ти бальная шкала, в Японии единицей землетрясения служит магнитуда, представляющая собой величину, пропорциональную логарифму максимальной амплитуды горизонтального смешения почвы (дна) на расстоянии 100 км от очага землетрясения. Самые сильные землетрясения имеют магнитуду 8,5.

Основным методом предсказания цунами является сейсмический, основанный на существовании разницы между скоростью распространения сейсмических волн в земной коре и скоростью распространения в океане волн цунами. Сейсмические волны достигают побережья в 50–80 раз быстрее, чем волны цунами. Сейсмическая служба регистрирует землетрясение, определяет его параметры, цунамигенность и передает эту информацию оперативной службе Центра морской гидрометеорологии.

Таблица: Основные характеристики ветровых волн и волн цунами.
ПараметрыВетровые волныЦунами
Скорость распространениядо 100 км/часдо 1000 км/час
Длина волныдо 0,5 кмдо 1000 км
Периоддо 20 секунддо 2,5 часов
Глубина проникновениядо 300 мдо самого дна
Высота волн в открытом моредо 30 мдо 2 м
Высота волн у побережья  до 40 мдо 70 м

Свыше 99% волн цунами вызываются подводными 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.

Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Африка»

Какое государство на юге Африки со всех сторон окружено территорией другого государства?

высота волны, причины и последствия :: SYL.ru

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?

Мегацунами в заливе Литуйя

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.

Самые большие цунами в мире

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.

Цунами в Тайланде 2004

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?

Мегацунами в заливе Литуйя

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.

Цунами в 1958 года на Аляске

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.

Высота волны цунами

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.

Цунами причины и последствия

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.

Самые большие волны в океане

Морская стихия таит множество опасностей. Каждый, кто собирается отправляться покорять океаны, должен знать, что не только шторм представляет серьезную угрозу, но и землетрясения, способные породить очень большие волны. Самые крупные из них даже стало принято называть волнами-убийцами. Ученым до сих пор неизвестно, как именно рождаются такие «монстры».

Самые большие волны морей и океанов

Самые большие волны рождаются в открытом океане. Существует немало видео, которые наглядно демонстрируют их разрушительную мощь. Каждая такая достигает от 3-5 до нескольких десятков метров в высоту. Обычно их принято называть цунами.

Цунами порождаются подводными землетрясениями, которые приводят к мгновенному смещению морского дна. Самые мощные возникают при землетрясении, имеющем магнитуду свыше 7. З, а всю историю наблюдений за большими волнами уже появился список из 10 обладающих максимальной высотой.

  1. Цунами Юго-Восточной Азии, произошедшее в 2004 году, было вызвано мощным землетрясением (свыше 9 баллов). Именно юго-восточное цунами считается наиболее разрушительным за всю историю. Его высоту так и не удалось определить.
  2. Океан и земля сумели породить не менее смертоносные волны, застигшие побережье Аляски. Землетрясение, произошедшее в 1964 году, привело к тому, что максимальная высота волн достигла 67 м.
  3. До этого Аляска сталкивалась с еще одним землетрясением и мощной волной, которая изначально достигла высоты более 500 м и набрала скорость 160 км/ч. Волна прошла по океану и достигла бухты Литуйя, подхватывая буи и суда.
  4. Остров Идзу (Япония) в 2005 году столкнулся с мощным цунами, вызванным землетрясением, магнитуда которого достигла 6,8. Минимальная высота — 30 м, а максимальная была установлена на отметке 50 м.
  5. В 1952 году город Северо-Курильск «принял» настолько разрушительное цунами, что тотчас был уничтожен. Волны 18 м высотой родились в Тихом океане и пронеслись на 130 км.
  6. Андреяновские острова близ Аляски столкнулись более полувека назад с двумя цунами, одно из которых имело высоту более 8 м. Вторая волна — 15 м. Ударив по населенному пункту, они привели к гибели свыше 300 человек.
  7. Папуа — Новая Гвинея тоже сталкивалась с чудовищными разрушениями, вызванными морской стихией. Результатом землетрясения 1998 года стало появление цунами, разрушившего несколько городов на побережье страны. Катастрофа унесла жизни более 2000 человек.
  8. Во время землетрясения, затронувшего чилийский город Консепсьон, родилась волна высотой 3 м. Пройдя 115 км по океану, она достигла побережья и нанесла существенные разрушения.
  9. На Соломоновых островах тоже «побывали» трехметровые волны. Цунами трехметровой высоты атаковали несколько населенных пунктов и унесли жизни 52 человек.
  10. Рядом с префектурой Коти (Япония) на расстоянии 110 км из-за землетрясений возник целый ряд волн, каждая из которых не превышала 1 м, однако даже такая маленькая высота при учете большого количества стала причиной массовых разрушений и гибели десятков людей.

Отметим, что цунами Юго-Восточной Азии смогло достигнуть берегов четырех стран:

  • Индонезии;
  • Шри-Ланки;
  • Таиланда;
  • Сомали.

Очевидно, что самые высокие цунами рождаются именно благодаря землетрясениям. Они могут принести разрушения как объектам, находящимся в океане, так и инфраструктуре береговых линий. Однако на Земле есть и такие волны, которые рождаются благодаря особенностям поведения самого моря.

Топ-5 самых больших волн в океане

  1. Назаре. Маленькая португальская деревня, ставшая местом притяжения мастеров серфинга.
  2. Таити. На местном побережье возникает знаменитая Чопу.
  3. Шипстернс Блафф. Юго-восточная часть Тасмании часто оказывается среди штормов.
  4. Банка Кортеса. Около тысячи миль отделяют Сан-Диего от рифа, где можно видеть огромные волны.
  5. Маверикс. Калифорнийский спот, где можно встретить волны высотой до 25 м.

Самые большие волны для серфинга

В деревушке Назаре есть 2 пляжа. Тот, который имеет форму подковы, отличается спокойным морем. Второй стал знаменит благодаря гигантским волнам, возникающим из-за наличия здесь каньона Назаре. Глубина ущелий достигает 300 м, а ширина — 5 км. Из-за резкого перепада глубины волны иногда могут достигать отметки 30 м. Максимальных значений они достигают в период штормов, причем самые сильные случаются во время зимних месяцев. Отчаянные серфингисты устремляются сюда, чтобы побивать друг за другом рекорды. Именно здесь была зарегистрирована самая высокая волна на Атлантическом океане, вызванная без воздействия сейсмической активности. Ее высота достигла 35 м.

Волна Чопу прославилась благодаря особой форме. Здесь залегает полукруглый риф, резко уходящий вниз. Именно из-за него Чопу вырастает на глазах мгновенно и одновременно считается очень опасной.

На мысе «Точка дьявола» находится Шипстернс Блафф, отличающийся сложным рельефом. Этот спот способствует появлению волн, которые будто обрушиваются на все, что оказывается под ними. Их высота может достигать 30 м.

Риф «Банка Кортеса» был открыт к 1960 году. Именно это место притягивает любителей ставить рекорды. Волны здесь поднимаются до отметки 20 м, а самые большие достигают 25, но являются редкостью.

Множество углублений способствуют рождению огромных волн, которые притягивают любителей максимально острых ощущений. Они знамениты тем, что рождаются на почтительном расстоянии от берегов Калифорнии и долго идут к побережью.

Маверикс опасен не только буйной стихией, но и дырой, которая находится в океане, засасывая огромные объемы воды вместе со всеми, кто проявил неосторожность.

Как в океане появляются блуждающие волны

Самыми удивительными и загадочными являются волны-убийцы. Их максимальная высота может достигать более 30 м. Увидеть подобное явление рядом с берегом пока не случалось. Блуждающие волны встречаются только в океане, хотя несколько десятков лет назад вовсе считались вымыслом. В современной истории впервые их увидели в Северном море. Приборы на нефтяной платформе «Дропнер» зафиксировали высоту 25,6 м. Позже стало известно, что волны-убийцы могут появляться в океане достаточно часто и становиться причиной гибели крупных судов.

Считается однако, что впервые люди зафиксировали появление волны-монстра еще в 1826 году. Она была замечена рядом с Бискайским заливом, а отметка ее высоты достигла 25 м. Конечно, мало кто поверил подобным заявлениям, ведь тогда люди не могли знать, что подобное явление возможно, так как редко сталкивались даже с менее крупными волнами. Но во время мореплавания исследователем Дюмоном д'Юрвилем был замечен настоящий «монстр» высотой 35 м. Увы, но даже ему не поверили, а представители географического общества Франции просто посчитали фантазером, хотя истории о подобных стали ходить чаще.

Как появляются волны-убийцы

Есть большое количество теорий, которые пытаются объяснить появление подобных волн. Максимально простые основываются на принципе суперпозиции, но многие ученые отрицают вероятность возникновения волн-убийц при таких обстоятельствах. Самой убедительной выглядит гипотеза о концентрировании энергии структуры поверхностного течения, но изучить сами структуры не представляется пока возможным из-за специфического поведения.

Можно ли предсказать появление волн-убийц в океане

Уже давно люди могут предсказывать появление больших волн. Даже максимально опасные цунами, надвигающиеся на города, можно заметить с помощью приборов. Этим занимаются специализированные центры, отслеживающие активность тектонических плит и подводные землетрясения. Однако волны-убийцы пока остаются самой большой загадкой. Они действительно представляют собой большую угрозу, способную нанести существенный ущерб. Например, в 1991 году большой волной-убийцей был снесен советский траулер.

Судно пошло ко дну, предварительно сев на мель. Сейчас определением максимально точной вероятности появления волн-убийц занимаются, учитывая целый ряд факторов. Значительную роль играют исследования, во время которых создаются условия, максимально приближенные к тем, в которых формируются большие волны. Однако лабораторные условия не способствуют результативности. Значительного прорыва удалось достигнуть к 2010 году, когда были искусственно сгенерированы солитоны-бризеры. Это только прототип волны-убийцы, но он уже приближается к реалиям.

Какие из самых больших волн предсказывать труднее всего

Максимально сложно узнать, когда появится волна от оползня или в результате сложения энергии других волн. Другими словами, волны-убийцы и цунами, образованные оползнями, до сих пор трудно предугадывать. Ученые сосредотачиваются не на высоте, а на степени опасности. Конечно, эти 2 пункта зависят друг от друга. Но важно не забывать, что максимально опасны те волны, которые обладают большой скоростью движения. Сложность внедрения новых технологий заключается не только в необходимости их разработки и тестирования. Каждая разработка проходит этап проекта, запуска, тестирования и только потом может быть реализована для штатного режима работы. Минимальный период времени исчисляется 5 годами. Чтобы внедрить разработку, нужно получить разрешение действующих государственных структур. Увы, но многие современные системы оповещения о надвигающихся угрозах со стороны океана до сих пор несовершенны. Например, средиземноморская система срабатывает только при подводных землетрясениях, имеющих магнитуду выше 6,5.

Если показатель будет ниже, сработает только предупреждение. Естественно, что такой метод максимально неэффективен. Причина использования данного метода кроется в простоте.

Даже самые совершенные схемы на порядок сложнее, поэтому многие государства на Средиземном море до сих пор от него не отказались. Сейчас ученым приходится буквально выискивать сведения о волнах-убийцах по всему миру, изучая видео из YouTube, газетные материалы, сообщения от людей.

Большая опасность, которую несут с собой волны-убийцы, заключается в огромной мощи, обрушивающейся на суда, бороздящие океаны. Ярким примером стала «атака» такой волны на лайнер «Микеланджело». Ее максимальная высота к моменту удара достигла 20 м, судну были нанесены повреждения носа и борта. Многие люди получили ранения, двое оказались за бортом. Далеко не факт, что будут реализованы проекты, позволяющие судам защититься от волн-убийц, так как последние появляются довольно редко, что делает создание необходимой для защиты конструкции коммерчески невыгодным делом. Но океан таит много опасностей, самые страшные из которых уже известны. Нужно только внедрять оборудование, позволяющее отслеживать те же волны-убийцы, чтобы экипаж максимально быстро мог принять решение, способное спасти судно от удара.

Видео о волнах-убийцах

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о