Виды цунами. Цунами: причины и последствия

1. Слово «цунами» пришло из японского языка. Оно переводится как «волна в бухте». Раньше цунами называли «волнами прилива и отлива», однако сейчас этот термин не употребляется, поскольку цунами не имеют ничего общего с приливами.

2. Цунами состоит из целого ряда поверхностных волн, следующих друг за другом, а не из одной волны. Во время большого цунами волны могут подходить к берегу в течение нескольких часов, и первая волна не обязательно самая разрушительная.

3. В большинстве случаев цунами возникает из-за подводных толчков и землетрясений. По данным геологической службы США, катастрофу, аналогичную той, что случилась в Самоа, вызывает подводное сотрясение земной коры силой восемь баллов. Землетрясение породит цунами, если оно будет достаточно мощным и заставит переместиться достаточно большую массу воды.

4. Примерно 80% цунами случаются в Тихом океане.

5. Гипотезу о том, что причиной цунами являются сотрясения морского дна, впервые высказал древнегреческий историк Фукидид в 426 году до нашей эры в книге «История Пелопонесской войны».

6. Извержения вулканов, массивный сход лавин, падение метеоритов и подводные ядерные взрывы также могут вызвать цунами. Другими причинами являются тропические циклоны или погодные условия. Цунами, вызванное штормом, называют «метеоцунами». Такое цунами обрушилось на Мьянму (Бирму) в 2008 году.

7. Несмотря на громадную высоту волн, накатывающих на сушу, высота волны цунами в открытом океане часто не превышает одного метра, тогда как длина волны (расстояние между двумя гребнями) может составить 190 км. Скорость волны составляет более 800 км/ час - это скорость реактивного самолета.

8. Когда цунами достигает мелководья, волны сжимаются, длина волны уменьшается, а высота растет. Волна теряет скорость, хотя она все еще проходит примерно 80 км/ час.

9. Предсказать цунами практически невозможно. В некоторых случаях можно дать предупреждение за несколько минут, когда внезапно сходит вода у берега. Это случается, когда «подошва» волны достигает суши раньше, чем гребень.

10. 10-летняя английская девочка Тилли Смит спасла почти сотню жизней во время цунами в Индийском океане в 2004 году. На уроке географии она слышала о том, что при цунами вода мгновенно отходит от берега, и предупредила родителей, которые в свою очередь рассказали об этом соседям. После этого она выступила в ООН, и в ее честь назвали астероид «20002 Тиллисмит».

Длина волны цунами - десятки и сотни километров;
В открытом океане цунами имеет высоту меньше метра;
Из-за цунами вода движется вперед-назад по всей толще океана, вплоть до дна;
Во время движения волны к берегу ее скорость для глубины 4 км составляет 200 м/сек;
На мелководье, скорость резко падает: при глубине 10 м скорость составляет всего 10 м/сек;
При выходе на мелководье высота волны растет;
Чем мельче водоем, тем сильнее этот эффект (глубина уменьшается, а высота волны растет). Поэтому при подходе к берегу верх волны не только поднимается, но и стремится опрокинуться вперед.

Цунами во все века являлись кошмаром жителей островов. Эти многометровые волны с огромной разрушительной силой сметали все на своем пути, оставляя позади только голую землю и мусор. Статистика чудовищных волн ведется учеными с девятнадцатого века, за этот период зафиксировано более ста цунами различной мощности. А вы знаете, каковы были самые большие цунами в мире?

Цунами: что это такое?

Неудивительно, что впервые термин "цунами" ввели японцы. Они страдали от гигантских волн чаще всех, ведь Тихий океан рождает самое большое количество разрушительных волн, чем все остальные моря и океаны вместе взятые. Это связано с особенностями рельефа океанического дна и высокой сейсмичностью региона. В японском языке слово "цунами" состоит из двух иероглифов, означающих залив и волну. Таким образом, раскрывается сам смысл явления - волна в заливе, сметающая все живое на побережье.

Когда было зафиксировано первое цунами?

Конечно, от цунами страдали всегда. Простые островные жители придумывали волнам-убийцам свои названия и считали, что боги морей наказывают людей, насылая на них разрушительные волны.

Впервые официально цунами было зафиксировано и объяснено в конце шестнадцатого века. Это сделал монах иезуитской церкви Хосе де Акоста, он находился на территории Перу, когда на берег обрушилась волна высотой около двадцати пяти метров. Она смела все поселения вокруг за несколько секунд и продвинулась вглубь континента на десять километров.

Цунами: причины и последствия

Чаще всего причиной цунами являются землетрясения и подводные извержения вулканов. Чем ближе эпицентр землетрясения к побережью, тем сильнее будет волна-убийца. Самые большие цунами в мире, которые были зафиксированы человечеством, могли развивать скорость передвижения до ста шестидесяти километров в час и превышать в высоту триста метров. Подобные волны не оставляют шанса выжить никому из живых существ, оказавшихся на их пути.

Если рассматривать природу этого явления, то вкратце ее можно объяснить как одновременное вытеснение большого количества водных масс. Извержения или землетрясения поднимают океаническое дно иногда на несколько метров, что вызывает колебания воды и образует несколько волн, расходящихся от эпицентра в разные стороны. Изначально они не представляют чего-то ужасного и смертельно опасного, но по мере приближения к берегу скорость и высота волны увеличивается, и она превращается в цунами.

В некоторых случаях цунами образуются в результате гигантских оползней. За двадцатый век по такой причине возникло около семи процентов всех исполинских волн.

Последствия разрушений, которые оставили после себя самые большие цунами в мире, ужасны: тысячи человеческих жертв и сотни километров земли, заполненной мусором и тиной. Помимо этого, в районе бедствия высока вероятность распространения инфекционных заболеваний из-за нехватки питьевой воды и гниения тел погибших, поиск которых не всегда представляется возможным организовать в кратчайшие сроки.

Цунами: можно ли спастись?

К сожалению, мировая система оповещения о возможном приближении цунами до сих пор несовершенна. В лучшем случае люди узнают об опасности за несколько минут до удара волны, поэтому необходимо знать признаки надвигающейся беды и правила выживания во время катаклизма.

Если вы находитесь на морском или океаническом побережье, то внимательно следите за сводками землетрясений. Произошедшее где-то рядом сотрясение земной коры магнитудой около семи баллов по шкале Рихтера может служить предупреждением о возможном ударе цунами. Выдает приближение волны-убийцы внезапный отлив - океанское дно быстро обнажается на несколько километров. Это явный признак цунами. Причем чем дальше уйдет вода, тем сильнее и разрушительнее будет пришедшая волна. Часто такие природные катастрофы предчувствуют животные: за несколько часов до катаклизма они скулят, прячутся, стараются уйти вглубь острова или материка.

Чтобы выжить во время цунами, необходимо как можно скорее покинуть опасный район. Не берите с собой много вещей, достаточно будет питьевой воды, еды и документов. Постарайтесь максимально удалиться от побережья или подняться на крышу многоэтажного дома. Безопасными считаются все этажи после девятого.

Если волна все же вас настигает, то отыщите предмет, за который вы сможете держаться. По статистике, больше всего людей погибает, когда волна начинает возвращаться обратно в океан и уносит за собой все попавшиеся предметы. Имейте в виду, что цунами практически никогда не заканчивается одной волной. Чаще всего за первой последует серия из двух, а то и трех новых.

Итак, когда же были самые большие цунами в мире? И сколько разрушений они принесли?

Эта катастрофа не подходит ни под какое из ранее описанных происшествий на морском побережье. На сегодняшний момент мегацунами в заливе Литуйя стало самым гигантским и разрушительным в мире. До сих пор о возможности повторения подобного кошмара спорят именитые светила в области океанологии и сейсмологии.

Залив Литуйя расположен на Аляске и вдается вглубь суши на одиннадцать километров, его максимальная ширина не превышает трех километров. В залив спускаются два ледника, которые и стали невольными создателями огромной волны. Причиной цунами 1958 года на Аляске послужило землетрясение, случившееся девятого июля. Мощность толчков превысила восемь баллов, что вызвало сход огромного оползня в воды залива. Ученые подсчитали, что за несколько секунд в воду обрушилось тридцать миллионов кубических метров льда и камней. Параллельно оползню на тридцать метров опустилось подледное озеро, из которого в залив рванули освободившиеся водные массы.

Огромная волна ринулась на побережье и несколько раз обогнула залив. Высота волны цунами достигла пятисот метров, разбушевавшаяся стихия полностью снесла деревья на скалах вместе с грунтом. В настоящий момент эта волна является самой высокой в истории человечества. Удивительным фактом является то, что в результате мощного цунами погибло всего лишь пять человек. Дело в том, что в заливе нет жилых поселков, в момент прихода волны в Литуйя было только три рыбацких баркаса. Один из них вместе с командой сразу же затонул, а другой волна подняла на предельную высоту и вынесла в океан.

Индоокеанская лавина 2004 года

Цунами в Тайланде 2004 года потрясло всех людей на планете. В результате разрушительной волны погибло более двухсот тысяч человек. Причиной катастрофы стало землетрясение в районе Суматры 26 декабря 2004 года. Толчки длились не более десяти минут и превысили девять баллов по шкале Рихтера.

Тридцатиметровая волна с огромной скоростью пронеслась по всему Индийскому океану и обогнула его, остановившись около Перу. От цунами пострадали практически все островные государства, включая Индию, Индонезию, Шри-Ланку и Сомали.

Уничтожив несколько сотен тысяч человек, цунами в Тайланде 2004 года оставило за собой разрушенные дома, отели и несколько тысяч местных жителей, погибших в результате инфекций и некачественной питьевой воды. В настоящий момент это цунами считается самым крупным в двадцать первом веке.

Северо-Курильск: цунами в СССР

В список "Самые большие цунами в мире" необходимо включить волну, обрушившуюся в середине прошлого века на Курилы. Вызвало двадцатиметровую волну землетрясение в Тихом океане. Эпицентр толчков магнитудой семь баллов находился в ста тридцати километрах от побережья.

Первая волна пришла в город приблизительно через час, но большинство местных жителей находились в укрытии на возвышенностях вдали от города. Никто не предупредил их, что цунами представляет собой серию волн, поэтому все горожане вернулись в свои дома после первой. Спустя несколько часов на Северо-Курильск обрушились вторая и третья волны. Их высота достигала восемнадцати метров, они практически полностью уничтожили город. В результате катаклизма погибло более двух тысяч человек.

Волна-убийца в Чили

Во второй половине прошлого века жители Чили столкнулись с ужасающим цунами, в результате которого погибло более трех тысяч человек. Причиной возникновения гигантских волн стало мощнейшее в истории человечества землетрясение, его магнитуда превышала девять с половиной баллов.

Волна высотой двадцать пять метров накрыла Чили через пятнадцать минут после первых толчков. За сутки она преодолела несколько тысяч километров, разрушив побережье Гавайев и Японии.

Несмотря на то что человечество уже довольно давно "знакомо" с цунами, это природное явление до сих пор относится к малоизученным. Ученые так и не научились предсказывать появление волн-убийц, поэтому, скорее всего, в дальнейшем список их жертв пополнится новыми смертями.

Цунами (японск.) - гигантские волны, обладающие разрушительной силой. Они вызываются подводными , или подводными оползнями. Эти явления обычно сопровождаются сильным подземным толчком, передаваемым водой на поверхность, что бывает небезопасно для судов, находящихся в этом районе. Последующие волны, вызванные ударом, в открытом океане заметить практически невозможно, поскольку они здесь очень пологие. Зато они распространяются с огромной скоростью (до 1000 км/час). Приближаясь к берегу, они становятся круче и выше, приобретая страшную разрушительную силу. В результате на побережье могут обрушиваться гигантские водяные валы высотой от 10 до 50 метров и более.

Наиболее часто цунами обрушиваются на побережье , что связано с высокой вулканической активностью этого бассейна (см. Вулканы). За последнее тысячелетие тихоокеанское побережье подвергалось ударам цунами около 1000 раз, в то время как на побережьях Атлантического и Индийского океанов гигантские разрушительной силы наблюдались лишь несколько десятков раз.

Перед приходом цунами в течение от 1 до 15 минут вода обычно отступает от берега на сотни метров, а иногда и на километры. Чем дальше отступила вода от берега, тем большей высоты цунами надо ожидать. О приближении цунами можно узнать заранее и с помощью регистрации сейсмических волн, возникающих при и распространяющихся в воде со скоростью, во много раз превосходящей скорость цунами. Существует специальная служба оповещения, заблаговременно предупреждающая жителей побережья о возможной опасности. Людям приходится покидать свои дома и подниматься на возвышенности, пережидая цунами. Благодаря этой службе число жертв становится меньше.

Ущерб, причиняемый цунами, во много раз превосходит последствия, вызываемые самими землетрясениями. Большие разрушения причинили Курильское цунами в 1952 году, Чилийское в 1960 году, Аляскинское в 1964 году, а волна, вызванная Кракатау в в 1912 году, обошла весь . Извержение Кракатау часто называют самым сильным в истории человечества. Было несколько сильных вулканических взрывов с интервалами в , последний взрыв - самый мощный. Каждый взрыв сопровождался цунами, заливавшими берега Индонезии, а последний вызвал гигантскую волну высотой около 25-35 метров, затопившую берега всех близлежащих островов. С них были смыты не только жители, но и вся . В порту на острове Ява крупный корабль сорвало с якоря и занесло на 3 км в глубь суши, на высоту 9 метров над уровнем моря. Волны от островов Индонезии через Зондский пролив распространились по

Что такое цунами?

Цунами (в переводе с японского означает «большая волна в гавани») — это волны длинного периода, возникающие в морях и океанах в результате подвижек дна океана (землетрясений) и ряда других причин. Имеют пространственные масштабы от нескольких сот метров до нескольких сот километров. Скорость распространения волн цунами (c) описывается формулой Лагранжа:

с=√gh, где h — глубина океана, а g — ускорение свободного падения. Cкорость цунами в открытом океане составляет 700-850 км/ч, что сопоставимо со скоростью современного пассажирского авиалайнера. При приближении к берегу скорость падает, но существенно возрастает высота волны (рис.1). В результате сильно нелинейных процессов в прибрежной зоне может сформироваться волновой бор, который, обрушиваясь на берег, приводит к колоссальным разрушениям и многочисленным человеческим жертвам. Именно подобный бор, образовавшийся на побережье Таиланда, Индонезии, Индии и Шри Ланки во время цунами 26 декабря 2004г. в Индийском океане, и привел к гибели сотен тысяч человек.

Рисунок 1. Изменение характера волны цунами при приближении к берегу и значения скорости волн цунами на различных глубинах океана.

Заплески цунами на берег могут достигать высот 30-60м. Так, максимальные заплески во время цунами 13.07.1993г. в Японском море на южном побережье о-ва Окушири (Япония) имели высоту до 32м, заплески цунами 26.12.2004г. в Индийском океане на северном побережье о-ва Суматра превысили 35 м, а во время Аляскинского цунами 27.03.1964 г. на отдельных участках побережья Аляски наблюденные заплески превысили 60 м.

До самого последнего времени цунами воспринималось как явление достаточно экзотическое. В Европе это явление было вообще практически неизвестно (за исключением Португалии, где в 1755 г. волны цунами разрушили город Лиссабон). В Африке, на бόльшей части Азии (кроме стран тихоокеанского побережья) и Атлантическом побережье Южной Америки волны цунами в исторически обозримый период не наблюдались.

В России (и в бывшем СССР) после катастрофического события 1952г., когда был полностью разрушен поселок Северо-Курильск (что и явилось основной причиной организации в СССР Службы Цунами), других событий подобного масштаба не наблюдалось. За последние 50 лет самым сильным у берегов России было Симуширское цунами 2006 г., когда высоты заплесков волн достигали на отдельных участках побережья о. Симушир до 30 м. Ущерб не был причинён, так как данные территории Центральных Курильских островов являются незаселёнными.

Причины возникновения цунами

Согласно исторической базы данных цунами в Тихом океане: основной вклад в образование цунами — 79%- вносят землетрясения, 6 % — подводные и наземные оползни, 5% — извержения вулканов, 3% — метеорологические причины, а для 7% — источник неизвестен.

При землетрясениях образуются разломы поверхности земной коры — трещины и, как следствие — смещение пород по обе стороны поверхности разлома. Смещения могут быть вертикальные или горизонтальные. Поверхность моря над зоной деформации океанического дна также подвержена аналогичной деформации, но если деформация океанического дна постоянна, деформация поверхности не является постоянной. Другими словами, если под водой образовалась вертикальная трещина, 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.

Основными физическими механизмами образования волн цунами в результате вулканического извержения являются:

— выброс в воду большого объёма вещества (от медленного истечения лавы до взрывного извержения);
— взрыв вулканического острова;
— пиропластические потоки, обвалы.

Ещё одной причиной возникновения цунами являются оползни. Образовываться цунами могут в результате подводных оползней и мутьевых потоков, обрушения в воду фрагментов крутых берегов, скал и ледников, а иногда и портовых сооружений. Чаще всего такие цунами относятся к локальным событиям

Другой тип цунами возникает в результате воздействия на поверхность океана атмосферных процессов. Метеоцунами — малоизученное явление, однако, в Тихом океане фиксируется достаточное количество таких цунами. Они имеют место и в Атлантическом, Индийском океанах.

Рисунок 2. Разные механизмы образования цунами

Ещё одна малоизученная, но привлекающая интерес современных учёных причина образования цунами — падение в океаны космических тел.

Цунами не всегда генерируются каким-либо одним явлением, причиной может стать их совокупность. Например, землетрясение и оползень, вулканическое извержение, сопровождающееся землетрясением и оползнем и так далее.

Особенности распространения цунами

В океане, вдали от берегов, высота цунами невелика (до двух метров с периодом от 5 до 90 минут), длина достигает сотен км, поэтому они очень пологи и почти неощутимы для судов, находящихся в открытом море. Скорость движения цунами в океане зависит от его глубины и измеряется сотнями км (до 800 км/ч). Высота цунами по мере выхода на мелководье возрастает, достигая в отдельных случаях опасных размеров (до 20-30 м). Вблизи побережий цунами трансформируются, становятся круче и выше.

Высокие и относительно короткие с периодом меньше 30 минут цунами у пологих берегов приобретают неправильную форму. Цунами с большими периодами незначительно изменяют свою форму у побережья, постепенно затапливая берег и плавно отступая. Вблизи крутых берегов крупные цунами образуют взбросы на значительные высоты, а у пологих — опрокидываются, образуя накат.

В общем случае высоты цунами на побережье и особенности их движения вглубь берега зависят от размеров первоначального возмущения уровня моря, уклонов дна, конфигурации береговой линии рельефа местности.

Цунами наиболее опасны в суживающихся бухтах и проливах, а также в приустьевых участках рек, впадающих в море. Дальше всего цунами проникают по долинам рек. Примерами таких районов могут служить: Второй Курильский пролив, залив Тухарка на о. Парамушир, бухта Крабовая на о. Шикотан, устье реки Камчатки и т. п.

Угроза цунами в течение суток в каком-либо пункте может резко возрастать или падать в зависимости от колебания приливного уровня.

Условия, благоприятствующие возникновению цунами

Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Можно говорить, по крайней мере, о четырех условиях, благоприятствующих возникновению мощных цунами:

Очаг землетрясения располагается под дном моря, океана или в сравнительной близости от тех крупных блоков земной коры, которые соприкасаются с большими водными толщами.
Над эпицентральной областью землетрясения находится слой воды значительной мощности.
Глубина очага землетрясения невелика (10-60 км).
Землетрясение должно быть большой силы (если оползень или обвал, то масса пород, участвующих в образовании цунами, должна иметь достаточно большой объем).

Таким образом, наиболее разрушительной силой обладают цунами с очагами в глубоководных зонах, и, разрушительная сила волн цунами зависит от интенсивности породивших их землетрясений, расстояний от места возникновения до берега, протяженности очага цунами и первоначальной высоты волны, а также от особенностей рельефа дна на пути распространения волны и конфигурации береговой линии.

Классификация цунами

Цунами классифицируют по магнитуде (магнитудная шкала для цунами предложена японскими учеными). Магнитуда цунами определяется, по аналогии с магнитудой землетрясений, как логарифм амплитуды колебаний уровня воды, измеренных стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 10 до 3 км от источника цунами.

m=3,39·lgh, где h — максимальная высота волны в метрах.

Такие формулы дают весьма изменчивые и грубые оценки, т. к. на высоту морских волн сильно влияют особенности береговой линии. Когда волна цунами входит в какой-нибудь замкнутый водоем, уровень воды резко повышается.

При очень крутых уклонах дна и прямолинейных берегах, а также на участках с достаточно высокими берегами цунами вырастает несильно и не причиняет сколько-нибудь значительных разрушений. Особую опасность представляют собой суживающиеся, с уменьшающимися глубинами бухты и проливы, в которых происходит значительное увеличение высоты, а стало быть, и разрушительное действие волн. При этом, в случае низменного побережья волна захватывает большие участки суши, сметая все на своем пути. Крайнюю опасность представляют устья рек, по которым цунами может проникнуть в глубь территории на расстояние до нескольких километров. Уменьшается высота волн только в закрытых расширяющихся бухтах с узким входом.

В случае залива, отгороженного от моря, явления резонанса и интерференции могут

Надпись (иероглифами), вырезанная в камне

26 декабря 2004 г. в Индийском океане вблизи о. Суматра произошло сильнейшее землетрясение и последующее цунами, приведшие к беспрецедентным в истории жертвам и разрушениям (более 260 тыс. жертв). Катастрофа носила глобальный характер: пострадали не только районы в непосредственной близости от эпицентра, но и участки побережья, удалённые от него на тысячи километров. Волны были зарегистрированы повсеместно – в Атлантике, Тихом океане, на побережье Антарктиды и т.д. Фактически мы оказались свидетелями катастрофы планетарного масштаба, стоящей в одном ряду с падением Тунгусского метеорита, взрывом вулкана Кракатау и др. Поисковые группы обнаружили участки побережья на юге Суматры, где высота наводнения достигала 35 м! Это выше 12-этажного дома.

Что же такое цунами? Слово это японского происхождения и означает большая волна. Япония является страной, наиболее часто подвергавшейся атакам этих чудовищных волн. Там, на берегу, можно встретить старинные каменные столбы с надписями, предупреждающими об опасности цунами.

Учитывая специфический характер поражающих факторов цунами, это стихийное бедствие можно отнести к одному из наиболее неотвратимых природных явлений. Чудовищные объёмы морской воды, накатывающие на берег, в большинстве случаев не могут быть остановлены искусственными защитными сооружениями. Высота наводнения порой превышает 10 м, а в некоторых зонах побережья (в области мелководного шельфа, в устьях рек и др.) волна приобретает форму бора (бурлящего водяного вала, водной стены). Двигаясь с огромной скоростью в глубь берега, этот вал воды аккумулирует колоссальную динамическую энергию, уничтожая на своём пути суда и строения (рис. 1).

Рис. 1. Волна в виде бора

Возникают такие волны в большинстве случаев в результате сильного подводного землетрясения. Однако известны случаи, когда цунами возникало в случае взрывов подводных вулканов, падений скал в воду, подводных оползней и др. На рис. 2 показаны различные механизмы возбуждения волн цунами: сейсмический, вулканический, оползневый, метеорологический. Что же объединяет все эти механизмы? Общим является эффект быстрого вытеснения значительных объёмов воды: в результате сейсмо-тектонического разлома дна, вулканического взрыва на дне океана, внедрения в воду огромных масс оползня, движущегося по наклонному дну, или резкого изменения атмосферного давления (водная поверхность испытывает внезапное воздействие атмосферы, например, во время грозового фронта).

Рис. 2. Различные механизмы возбуждения волн цунами

Волны цунами относятся к так называемым длинным волнам – расстояние от гребня к гребню (длина волны) значительно превосходит глубину океана. С точки зрения гидродинамики волны цунами близки по своей природе к приливам. Цунами и приливы отличаются от обычных ветровых (штормовых) волн и морской зыби. Ветровое волнение затрагивает лишь верхний слой океана, на глубине 50 м волнение уже не ощущается. А приливы и течения, вызванные волной цунами, вовлекают в движение всю водную массу – от дна до поверхности (рис. 3).

Рис. 3. Траектории частиц воды ветровых волн и волн цунами

Скорость распространения волны цунами определяется глубиной океана H и ускорением свободного падения g : . (К сожалению, вывод формулы для скорости длинных гравитационных поверхностных волн сложен для школы. Однако с помощью размерного анализа её можно вывести с точностью до константы. Если жидкость бесконечно глубокая, единственная величина, имеющая линейный размер, это длина волны . Другой физический параметр – это гравитационная постоянная g , обеспечивающая возвращающую силу при колебаниях частиц воды Других физических параметров, влияющих на скорость, нет. Тогда размерность скорости можно составить только из комбинации . Соответственно , или, в простом случае, (когда . Для неглубокой жидкости ~ H и формула сложнее, размерным анализом не обойтись. Стоит заметить, скорость длинных волн записывается почти так же, как скорость истечения жидкости из сосуда с дырочкой в дне, высота заполнения которого равна H : .)

При приближении к берегу глубина океана уменьшается, и волна замедляется. Кинетическая энергия частиц жидкости, распределённая по вертикали, сосредотачивается во всё меньшем столбе жидкости. Именно поэтому высота волны возрастает при приближении к берегу. Высота волны цунами в открытом океане обычно невелика – не более 1 м (рис. 4). Однако, приближаясь к берегу, гребень волны становится выше и круче, и наконец на мелководье происходит его обрушение и образуется бор.

Рис. 4. Схема образования и распространения волны цунами

В глубоком океане (H = 4000 м) скорость распространения волны огромна: (720 км/ч). Такова примерно скорость реактивного самолёта! Когда волна выходит на мелководье (H = 10 м), скорость снижается до «автомобильной», (36 км/ч), но при этом высота гребня может достигать 10 и более метров!

Специалисты службы оповещения о волнах цунами, получив сведения о сильном подводном землетрясении (положение эпицентра), рассчитывают время подхода волны к берегу по формуле , где x и y – координаты точки на карте глубин. На рис. 5 приведена такая карта Тихого океана, на которой нанесены изолинии времён добегания волны Шикотанского цунами 4 октября 1994 г. Видно, что волна достигла побережья самой южной части Южной Америки примерно за сутки. На основе таких расчётов принимается решение: необходимо ли эвакуировать население немедленно или есть время, чтобы подготовиться к нему.

Как и все виды волн (звук, свет, радиоволны), цунами испытывает затухание, отражение, преломление и рассеяние.

Рис. 5. Расчёт времен добегания волны Шикотанского цунами 4 октября 1994 г. Изолинии нанесены в часах. Эпицентр отмечен чёрным кружком

Затухание волн. В открытом океане с ровным дном энергия волны затухает как 1/r , где r – расстояние от источника. Соответственно амплитуда (высота) волны уменьшается как . Такое затухание иногда называют геометрическим расхождением. Кроме эффекта геометрического расхождения волна испытывает затухание за счёт рассеяния на неоднородностях рельефа дна.

Отражение. Отражение волны от крутого берега приводит к удвоению её амплитуды на берегу. Если амплитуда набегающей волны 5 м, то при отражении на линии берега высота составит 10 м. Коэффициент отражения от берега-стенки близок к 1. Однако, если берег покатый, при выходе волны на мелководье происходит обрушение гребня. Оказывается, когда высота волны a сравнима с глубиной воды H, разница между скоростями движения «подошвы» волны и её гребня становится существенной. Вершина волны, скорость движения которой равна , догоняет подошву, движущуюся со скоростью , что и вызывает обрушение (рис. 6). Естественно, после этого коэффициент отражения становится существенно меньше единицы. Волновая энергия в этом случае расходуется на трение в бурлящем потоке.

Рис. 6. Обрушение волны цунами при выходе на мелководье

Преломление. В роли коэффициента преломления для волн цунами выступает скорость . Чем меньше глубина воды, тем скорость распространения меньше. Соответственно «луч» цунами всегда загибается в сторону мелководья. Особенности топографии дна могут создавать дополнительные эффекты. На шельфе, глубина которого в среднем 200 м, могут образовываться так называемые «захваченные» волны. Если источник цунами находится в пределах протяжённого шельфа, часть лучей цунами не может покинуть мелководную часть и уйти в глубокий океан из-за эффекта полного внутреннего отражения (рис. 7).

Рис. 7. Схема образования захваченных и излучённых волн

Захваченные шельфом волны, распространяясь вдоль берега, практически не затухают. Такая особенность волнового поля называется волноводом. Явление волновода может возникать не только вблизи берега. Академик М.М.Лаврентьев показал, что цунами-волноводы могут образовываться и над подводными хребтами. При этом эффект полного внутреннего отражения проявляется справа и слева от оси хребта.

Цунамиопасные зоны. Наиболее часто цунами возникают в зонах высокой сейсмичности. К ним прежде всего относятся так называемые зоны субдукции или, иными словами, зоны сочленения океанической и материковой тектонических плит. На карте Тихого океана (рис. 8) хорошо видно, что сильнейшие землетрясения и цунами возникали в ХХ в. по периметру океана в окрестности континентального склона в океане. Согласно теории плитовой тектоники океанические плиты постоянно «раздвигаются» в обе стороны от срединного океанического хребта в направлении материка (рис. 9) со скоростью несколько сантиметров в год. Источником такого движения плит является постоянный выход наружу магмы из глубины Земли в районе срединных океанических хребтов. Сталкиваясь с материковой плитой, относительно тонкая океаническая плита погружается в глубь Земли. Постоянный «напор» океанической плиты постепенно приводит к накоплению энергии упругого сжатия в земной коре, которая в конце концов высвобождается в виде мощного землетрясения – возникает тектонический разлом. Часть дна вздымается вверх, а часть опускается. Это смещение может достигать нескольких метров и более, при этом горизонтальные размеры очага порой превышают 1000 км. Именно это внезапное смещение дна, образуемое при возникновении тектонического разлома земной коры, и формирует гигантские волны цунами в океане.

Рис. 8. Карта Тихого океана. Показаны очаги цунами в ХХ в.

Рис. 9. Тектоническая схема возникновения землетрясений в зоне субдукции

Основные зоны субдукции расположены по периметру Тихого и Атлантического океанов. Наиболее тектонически активные участки прилегают к побережьям Японии, Чили, Курильских островов, Камчатки, Алеутских островов, Аляски и Индонезии. Здесь скорость движения океанической плиты достигает 6–8 см/год. Как следствие время от времени здесь происходят мощные подводные землетрясения и цунами. Самое страшное цунами в нашей стране обрушилось на побережье Курильских островов и Камчатки 4 ноября 1952 г. в результате подводного землетрясения. Тогда был полностью смыт п. Северокурильск и погибли около 3000 человек. Последнее цунами произошло у берегов о. Шикотан 2 октября 1994 г. Никто не погиб, но на о. Кунашир были затоплены и смыты дома в низине, несколько рыбацких судов выбросило на берег.

Оценка энергии цунами. Попробуем оценить энергию, которую несут волны цунами. Во время землетрясения над очагом формируется начальное смещение поверхности океана. Мы можем считать, что вся энергия цунами в этот момент представлена в виде потенциальной энергии поднятия столба жидкости над очагом. Обозначим среднюю высоту смещения поверхности океана через a . Тогда потенциальная энергия выразится формулой , где – плотность воды, а S – площадь очага. Размеры источника возьмём 100 . 1000 км . км – это типично для мощных землетрясений. Для источника со средней высотой смещения поверхности a = 0,5 м получается примерно 10 21 эрг (10 14 Дж), что равняется энергии бомбы, взорванной в Хиросиме. Однако, согласно расчётам канадского учёного Т.Мурти, энергия цунами 26 декабря 2004 г. оказалась в 390 раз больше! Это означает, что средняя высота начального возмущения уровня составила около 10 м.

Как видно из рис. 8, в ХХ в. в районе южнее Суматры не наблюдалось ни одного мощного землетрясения, способного вызвать цунами. Учёные предполагают, что такое длительное «молчание» зоны субдукции привело к накоплению огромной энергии сжатия, которая высвободилась 26 декабря 2004 г.

На рис. 10 показана карта Индийского океана, где нанесён эпицентр основного сейсмического толчка и последующих афтершоков (меньших по мощности землетрясений). Протяжённость зоны разлома превысила 1000 км. Серым цветом отмечен предполагаемый очаг цунами. На карте нанесены изолинии времён добегания цунами. Хорошо видно, что для большей части пострадавших побережий «запас времени» был достаточный, чтобы организовать эвакуацию населения из прибрежной зоны. Однако службы оповещения о цунами в этом районе не было. Люди не знали, что такое цунами. Более того, когда вода стала отступать, многие находящиеся на берегу углубились в зону отлива, чтобы собрать раковины и кораллы. Спустя несколько минут пришла волна. В отдельных районах о. Суматра вал прокатился в глубь на 10 км! Последствия были ужасны. В прибрежной зоне и на мелких островах смыло целые деревни. Люди, попадая в бушующий поток, гибли от столкновения с плавающими предметами. Этот поток представлял собой «кашу» из обломков домов и деревьев, частей автомобилей и людей. Шансов выжить в нём было мало.

Рис. 10. Карта Индийского океана. Нанесён эпицентр основного землетрясения и последующих афтершоков. Чёрным обведена область предполагаемого очага цунами. Нанесены изолинии добегания волны цунами

На рис. 11 показано, как высоко была смыта растительность на маленьком острове. Две следующих фотографии (рис. 12) – снимки из космоса территории Андаманских островов до и после цунами. Хорошо видно, что в результате землетрясения часть суши погрузилась в море.

Рис. 11. Результат воздействия волны цунами 26 декабря 2004 г. на о. Суматра. Хорошо видно, как высоко поднимался уровень океана

Рис. 12. Последствия землетрясения и цунами 26 декабря 2004 г. в Индийском океане (снимки из космоса до и после цунами)

Как спастись от цунами? Максимальную амплитуду цунами имеет непосредственно вблизи сейсмического источника. Поэтому здесь первым признаком цунами является само землетрясение. Жителям Курильских островов и Камчатки хорошо известно, что после подземных толчков необходимо быстро уходить из прибрежной зоны. Иногда перед приходом волны море быстро отступает от берега, обнажая дно на сотни метров. Многие свидетели отмечают наступление «тишины» перед приходом основной волны. Этот необычный отлив является признаком приближающейся волны цунами. А наступление «тишины» обусловлено тем, что быстрое отливное течение «уносит» от берега ветровые волны – шум прибоя затихает. Появление на горизонте пенящегося вала означает приближение цунами. Необходимо немедленно уходить на возвышение! Многие люди спаслись, забравшись на крепкие деревья, укрывшись на крыше крепкого здания. Известно, что многие животные и люди из кочевых племён как-то почувствовали катастрофу и ушли в горы.

Евгений Александрович Куликов – выпускник МФТИ 1973 г. В 1973–1986 гг. работал в Институте морской геологии и геофизики ДВО РАН, в 1979 г. защитил диссертацию на звание кандидата физико-математических наук. Сейчас – заведующий лабораторией цунами в Институте океанологии им. П.П.Ширшова РАН, автор около ста научных публикаций по цунами, волновым процессам в краевых областях океана и др., в том числе двух монографий, один из самых крупных специалистов-любителей по идеям Чучхе (учения Ким Ир Сена), за что награждён значком с изображением Великого вождя, приверженец теоретической кулинарии (см. сайт http://www.proza.ru/author.html?kulikove) и основатель нового вида спорта бананометания (http://kulikov.korolev.net.ru). Имеет троих теперь уже взрослых детей.