Цунами и землетрясения будут всегда - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Актуальность. Работа выполнена в рамках фундаментальной проблемы... 1 124.83kb.
Курильские вулканы – источники цунами в Северном Охотоморье Б. 1 102.62kb.
Правила поведения во время землетрясения 1 64.31kb.
Как происходят землетрясения? Правила поведения при землетрясении 1 258.76kb.
На Соловки всегда будут идти люди 1 72.63kb.
По оценке Всемирного банка (ВБ), экономический ущерб Японии от катастрофического... 1 64.95kb.
Цунами и их проявление в Тихом океане 1 127.25kb.
Землетрясения 3 697.53kb.
Союз Линника с Росовым против Н. К. Рериха 1 257.09kb.
Землетрясение 1 35.06kb.
Устный журнал «Имя Зинина будут всегда чтить те, которым дороги и... 1 124.4kb.
О лемурии и Телосе 1 111.54kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Цунами и землетрясения будут всегда - страница №1/1

«Наука и жизнь».-2011.-№1.-С.20-25.
ЦУНАМИ И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ БУДУТ ВСЕГДА
Член-корреспондент РАН Борис ЛЕВИН,

директор Института морской геологии и геофизики ДВО РАН,

председатель Сахалинского научного центра ДВО РАН (г. Южно-Сахалинск).
Природные катаклизмы, на фоне которых развивается наша цивилизация, неизбеж­ны. Весьма популярный сегодня термин «природные катастрофы» отражает наше недостаточное понимание того, как воз­никают высокоэнергетические природные процессы. Когда мы научимся понимать их физику и прогнозировать их приближение, они перестанут считаться катастрофически­ми явлениями. Однако процесс обучения пока ещё далёк от завершения.

«При полном незнании земли своей утвер­дилась у всех гордая уверенность, будто знают её» — такими словами Н. В. Гоголь охарактеризовал в письме от20 октября 1849 года своё понимание ситуации, которая с тех пор изменилась довольно слабо.


ЯВЛЕНИЕ ЦУНАМИ
Землетрясения, согласно современным воззрениям, возникают в результате раз­рушения локализованного объёма среды, в котором произошло накопление напря­жений до некоторого критического уровня. Сброс накопленного напряжения приводит к образованию сейсмических разрывов и множественных микроразрушений в среде. Современные исследователи связывают накопление напряжений в породах как с внутренними (эндогенными) явлениями, так и с внешними (экзогенными) периодически­ми процессами, например с приливными воздействиями Солнца и Луны на Землю.

Цунами 2004 года обошло весь земной шар. Гло­бальная карта распределения энергии цунами 24 декабря 2004 года, составленная на основе вычислений с применением модели MOST (Method of Splitting Tsunami), разработанной в Университете Южной Калифорнии (США).

Помешать развитию подобных процессов человечество пока явно неспособно.

Другой природный катаклизм, цунами, — это серия волн, возникающих в океане или другом обширном водоёме как отклик водно­го слоя на сильное подводное землетрясе­ние или на мощное возмущение поверхности воды от иного источника — например удара метеорита, подводного взрыва, вулканиче­ского извержения, оползня.

Волны цунами образуются в источнике (или очаге), который обычно имеет протя­жённую форму — его длина составляет от 100 до 400 км. От источника волны цунами распространяются в водоёме как длинная гравитационная волна* малой амплитуды.

Высота такой волны в открытом океане практически не превышает 1 м, и потому эти волны остаются незамеченными для экипа­жа корабля. Но в отличие от ветровых волн (поверхностных волн на воде, вызванных ве­тром), захватывающих только поверхност­ный водный слой, волны цунами вовлекают в движение всю толщу воды от дна до поверх­ности. Скорость распространения таких волн определяется глубиной океана и составляет в среднем (при глубине 4 км) примерно 720 км/ч. Когда цунами приближается к берегу и выходит на мелководье, скорость волны резко уменьшается, донная часть по­тока тормозится из-за трения одно, крутиз­на волны быстро увеличивается и на берег устремляется поток со скоростью порядка 70 км/ч, обрушиваясь на береговую линию длиной в десятки километров. Представьте себе тысячу скорых поездов, вылетевших одновременно из океана и ударивших сразу по всей линии берега. Высота наката волны способна преодолеть отметку 30 м, а дальность заплеска нередко превышает 2 — 3 км.

Гравитационная волна — колебания поверхно­сти воды, связанные со стремлением силы тяжести вернуть её в невозмущённое состояние.

Цунами — одно из немногих стихийных природных явлений. Для его предупреж­дения в СССР была создана специальная служба, которая существует более 50 лет и базируется на оперативной сейсмической информации (магнитуде землетрясения, координатах эпицентра и его глубине), а также на экспертных оценках океанологов. В настоящее время на побережье Дальнего Востока России разворачивается сеть теле­метрических регистраторов цунами, пере­дающих информацию о волновом режиме в цунамиопасных районах, что должно повы­сить надёжность работы этой службы.



ТРИДЦАТЬ ЛЕТ НАЗАД
Советская школа исследователей цуна­ми, организатором и признанным лидером которой был академик Сергей Леонидович Соловьёв (1930—1994), прочно занимала передовые позиции в мировом научном со­обществе в течение всей второй половины XX века. Проблема цунами привлекала таких известных учёных, как математики М.А. Лав­рентьев и Ю.И. Шокин, геофизик А.С. Алек­сеев, математик-механик Н.В. Зволинский, океанолог С.С. Лаппо, физик Л.Н. Рыкунов. Лаборатории академических институтов и научные группы, занимавшиеся изучением цунами, активно работали в Москве, Ленин­граде, Минске, Обнинске, Киеве, Севастополе, Горьком, Новосибирске, Красноярске, Южно-Сахалинске, Владивостоке, Петропавловске-Камчатском.

В те далёкие романтические годы многие сильные выпускники престижных вузов и столичных университетов уезжали работать на Дальний Восток, потому что это было инте­ресно, модно, отважно и вызывало уважение. Известные строчки Юрия Кукина «А я еду, а я еду за туманом, за туманом и за запахом тайги» сманили на Восток немало талантливых и смелых людей. Изучение зем­летрясения и цунами сулили исследователям встречи с тайнами природы, удивительными открытиями, а может, и удачу заполучить свою «на­учную» жар-птицу.

Интерес к цунами подогре­вался также и творческой ак­тивностью наших заокеанских коллег, которые тогда стара­тельно разрабатывали методы создания искусственных цуна­ми для поражения берегов по­тенциального противника. Да и советская команда тоже не обходила стороной подобные задачи. Сахалинские учёные под руководством Сергея Сергеевича Лаппо вместе с исследователями из Ленин­града под руководством Юрия Сергеевича Яковлева решали прикладную проблему генера­ции искусственного цунами. Исключительно, конечно, для научных целей. Пробившись через дебри теоретических и численных решений (а также финансовых рогаток), они вышли на крупномасштабный эксперимент. Его ключевой идеей было создание изохроны — теоретической кривой, в точках которой од­новременно возникают волновые возмущения, порождающие в процессе распространения волну типа цунами.

Испытательные бассейны, лабораторные гидростенды, модельные водоёмы и даже экспедиционные полунатурные исследо­вания в Приморье поставляли советским учёным ценнейший экспериментальный материал, который способствовал постро­ению физических моделей и организации вычислительных экспериментов. Оригиналь­ные взрывные эксперименты и генерация модельных цунами в испытательном водоёме «Новиково» на Сахалине и на полигоне «Мячково» в подмосковных Люберцах привлекали внимание научного сообщества.

Исследователи в разных институтах само­забвенно искали экспериментальные под­тверждения эффектов, предсказанных теорией точечного взрыва, развитой физиком Леонидом Ивановичем Седовым. Казалось, ещё одна серия экспериментов — и будет обнаружена именно та уникальная конфигурация функцио­нального заряда, который продемонстрирует искусственную или модельную волну цунами со всеми её удивительными свойствами.

Помимо важной проблемы генерации цу­нами учёные активно занимались развитием вычислительных методов, решая задачи распространения волн в океане и набегания их на берег. Последние задачи считались особенно сложными. В развитие вычисли­тельных экспериментов по цунами большой вклад внесли учёные горьковской и ново­сибирской научных школ. Тогда же впервые была проведена натурная регистрация волн цунами в открытом океане.

Первые работы по созданию единой базы данных по этому катастрофическому явлению были начаты в СССР и затем про­должены в России под руководством ново­сибирского геофизика Вячеслава Константи­новича Гусякова (Институт вычислительной математики и математической геофизики - ИВМиМГ СО РАН). Эти работы активно поддерживали Международная океаногра­фическая комиссия ЮНЕСКО и Российский фонд фундаментальных исследований.
И В НЕБЕ И В МОРЕ
Сильнейшие землетрясения и цунами, про­изошедшие на рубеже двух веков (Окушири, Япония, 1993; Шикотан, Россия, 1994; Измит, Турция, 1999; Суматра, Индонезия, 2004), стали естественным стимулом для обобще­ния наших знаний в области сейсмологии и цунами. Ведущие сейсмологи России — ака­демики А.С. Алексеев и С.В. Гольдин, члены-корреспонденты РАН А.В. Николаев и Г.А. Соболев — разрабатывали научные проекты и программы государственного масштаба, собирали представительные научные фору­мы, инициировали создание электронных каталогов событий, баз данных и развитие вычислительных методов в геофизике.

Появилось новое научное направление - поиск следов древних цунами, или палео-цунами. Обнаружение следов и датирование древних цунами на побережьях океанов и морей позволяют значительно пополнить каталоги подобных событий, тестировать предложенные модели цунами и давать существенно более точные оценки цуна-миопасности пунктов побережья. Конечно, рыть вручную траншеи глубиной 2—3 м на береговых откосах не очень увлекательное занятие, но обнаружение на стенке траншеи светлого прослойка морского песка среди тёмных слоёв торфяника и вулканической тефры сродни находке самородка. Особен­но, если окажется, что возраст этого про­слойка более 8000 лет.

Сотрудники Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ИВиС, г. Петропав­ловск-Камчатский) детально исследовали многокилометровые участки побережья Камчатки, Северных и Центральных Куриль­ских островов. Существенных успехов в изу­чении отложений палеоцунами на Южных Курилах добились учёные из Владивостока (Тихоокеанский институт ДВО РАН) и Южно- Сахалинска (Институт морской геологии и геофизики — ИМГиГ ДВО РАН). Полевая экспедиция этих специалистов в Индонезию после трагического события 2004 года дала важные научные результаты.

Спутниковая регистрации цунами — ещё одно активно развивающееся направление. Исследователи из Института океанологии РАН и Института прикладной физики РАН на основе альтиметрических наблюдений (измерение высоты поверхности) в радио­диапазоне из космоса и вычислительных экс­периментов по распространению волн обна­ружили несколько цунами в открытом океане. Они впервые получили надёжные данные об амплитуде цунами в 2004 году в Индийском океане, величина которой составила около 1 м. Очевидно, совершенствование вычисли­тельных методов и программ, позволяющих моделировать распространение цунами в океане, откроет новые возможности для изу­чения этого явления и своевременного пред­упреждения населения об опасности.

Методы гидроакустики, развиваемые в Лаборатории цунами им. академика С.Л. Соловьёва ИО РАН, весьма перспективны для раннего обнаружения такого наиопас­нейшего явления, как локальные цунами, возникающие очень близко к побережью. Например, для восточного побережья Камчатки среднее расстояние между ис­точником цунами и берегом составляет всего 18 км. Гидроакустические антенны и системы гидрофонов позволяют обна­ружить слабые специфические сигналы, возникающие в районе эпицентра в про­цессе подготовки сильного землетрясения, и оценить уровень опасности готовящегося события задолго до его начала. Российские сейсмологи и цунамисты вместе с военными специалистами по гидроакустике впервые в мире распознали сигналы, зарегистриро­ванные в открытом океане, и определили местонахождение эпицентра подводного землетрясения.

В последние годы бурное развитие стати­стического анализа особенностей возникновения цунами и землетрясе­ний привело к обнаружению шестилетнего периода воз­никновения цунами попере­менно в Северном и Южном полушариях Земли. Иссле­дователи установили, что сейсмическая активность в течение года в большинстве субрегионов Тихоокеанского пояса и прилегающего побе­режья неравномерна. В зим­ние месяцы (декабрь — март) сейсмические процессы акти­визируются как в Северном, так и в Южном полушарии. Этот период совпадает с пе­риодом прохождения Зем­лёй области, близкой к точке перигелия (3 января Земля находится на минимальном расстоянии от Солнца).


ПАРАДОКС ЧАРЛЬЗА ДАРВИНА И ВОЛНЫ-УБИЙЦЫ
Чарльз Дарвин во времена плавания на корабле «Бигль» (1831—1836) описал много­кратно отмечавшуюся связь между землетря­сением и последующим выпадением дождя в засушливых районах Чили. Однако этот фе­номен оставался необъяснённым до нашего времени. Изучение высокоэнергетических процессов в океане — моретрясений, акусти­ческой кавитации, локальных выбросов воды, которые считаются родственными цунами, — привело к открытию нового эффекта: охлаж­дения поверхности океана в зоне действия сильного подводного землетрясения. Он и объясняет парадокс, замеченный великим учёным. Турбулентный перенос придонной холодной воды к поверхности из-за колеба­тельных движений дна, получивший название сейсмоапвеллинг, детально исследовали член-корреспондент РАН Лев Николаевич Рыкунов и профессор Михаил Александрович Носов с физического факультета МГУ с уче­никами. Научный коллектив изучил эффекты моретрясения на лабораторной установке. Им удалось понять, как на поверхности воды образуются параметрические волны, вызы­ваемые колебаниями дна. Оказалось, что в процессе генерации цунами определяющую роль играет сжимаемость воды.

Моделирование моретрясения на лаборатор­ном стенде. На фотографии хорошо видны квадратные и шестиугольные ячейки пара­метрических стоячих волн на поверхности колеблющейся жидкости.

Позже к изучению сейсмоапвеллинга подключились сотрудники ИМГиГ ДВО РАН и Дальневосточного регионального научно-исследовательского гидрометеоро­логического института (ДВНИГМИ, г. Вла­дивосток). Они создали интегрированную базу данных, содержащую вертикальные профили температуры в Мировом океане, полученные в результате более чем 7 млн зондирований, и материалы сейсмических каталогов. С помощью этой базы можно вести поиск информации о температуре, измеренной вблизи эпицентра подводного землетрясения до и после сейсмического события. Так было замечено много случаев, когда в верхнем слое воды после земле­трясения температура понижалась на 2—3 градуса, при этом на горизонте глубиной 200 м величина аномального изменения составила более 4 градусов.



В последние годы всё больший интерес в научных кругах вызывают волны-убийцы. Это таинственное явление — причина ги­бели кораблей — было известно довольно давно, но серьёзно его не изучали из-за теоретических трудностей. Недавно со­трудники ИПФ РАН под руководством про­фессора Ефима Наумовича Пелиновского и профессора Андрея Александровича Куркина выполнили цикл исследований и опубли­ковали книгу «Волны-убийцы», получившую широкую известность. Они установили, что такая волна может рассматриваться как результат случайного сложения амплитуд различных ветровых волн на шельфе. Вы­сота волны может достигать 25 м, при этом время, в течение которого волна возникает на поверхности моря, составляет не более 5 секунд.


 Гидрофон (от греч. hydro — вода и phone — звук) — прибор для приёма звука и ультразвука под водой, специализированный микрофон. Применяет­ся в гидроакустике как для прослушивания подводных звуков, так и для измерительных целей.





Я одеваюсь для женщин, а раздеваюсь для мужчин. Анджи Дикинсон
ещё >>