книги из ГПНТБ / Святловский, А. Е. Цунами не будет неожиданным

американские инженеры Р. У. Уэйлин, Д. Р. Баччи и Дж. Н. Стрейндж (Экспериментальная станция Управ­ ления судоходных путей, Виксберг, штат Миссисипи).

Созданная в их лаборатории модель залива СанДиего длиной более 30 м и глубиной около 0,5 м оделась в стеклянные берега. На них выросли игрушечные кра­ ны, склады, мастерские и пакгаузы морского порта. С максимальной тщательностью были воспроизведены город Коронадо, а также коса Силвер-Стренд и остров Норт-Айленд.

Затем начались эксперименты. Их особенностью бы­ ло то, что исследователи решили «напустить» на СанДиего волны с периодами от 40 до 186 секунд. Волны с такими характеристиками могут иметь разное проис­ хождение: тут и сейсмическое возмущение, и мощный оползень или обвал пород, и подводный взрыв, и извер­ жение вулкана на дне или даже падение крупного ме­ теора в воды океана —• такое событие ведь тоже нельзя исключить из числа вероятных. Спектр периодов всех подобных волн лежит в промежутке между спектрами ветровых волн и цунами.

Сразу выяснилось, как важен тот факт, что гавань Сан-Диего лишена естественного прикрытия, такого, как, например, широкий пояс континентального шельфа, и никаким «отражателем волн», кроме узенького и низ­ кого Силвер-Стренда, природа не позаботилась ее снаб­ дить, В искусственных берегах, повторяющих натуру с масштабами 1:100 по вертикали и 1:500 по гори­ зонтали, разыгрались прямо-таки драматические со­ бытия.

Могучие валы, вставая на ноги на глубинах, отве­ чавших 30-метровой отметке, легко преодолевали косу, словно ее и не существовало, и яростно вторгались в бухту. Измеряющие высоту волн мареографы, установ­ ленные в шестнадцати точках побережья, как внутри гавани, так и вне ее, отчетливо показывали размеры возможной катастрофы.

82

Мало того, что волны, подобные моделируемым, в со­ стоянии затопить весь Силвер-Стреид,— это было бы еще полбеды. Оказалось, что .в прибрежной зоне прибоя цу­ нами здесь могут достигать почти 18 м, так что даже крупным океанским судам, вовремя не убравшимся по­ дальше от берега, грозит опасность быть выброшенны­ ми на сушу.

При входе в гавань, между мысом Лома и островом

с серьезнейшим риском. Непосредственно перед прича­ лами в Коронадо, хотя и прикрытыми с моря островом Норт-Айленд, на «обратной» стороне которого они нахо­ дятся, цунами готово вздыбиться на высоту более 10 м — сказывается то, что городок очень низко расположен. Наконец, даже во внутренней гавани можно ожидать волн, превышающих 3 м, и стоящим здесь в доках судам угрожает столкновение друг с другом или с причаль­ ными стенками. Более или менее спокойно моряки мог­ ли бы чувствовать себя лишь во внутреннем судоход­ ном канале, на траверзе южной части Коронадо и цен7 тра Сан-Диего, но и здесь, как выяснилось, возникают такие бурные течения вод, стремящиеся в разных на­ правлениях, что малым судам из них выбраться было бы нелегко. Только большие корабли, уже находящиеся под парами к моменту стихийного бедствия, возможно, смогли бы найти временное убежище с обратной сторо­ ны острова Норт-Айленд.

Сильные волны могут угрожать не только морякам, но, как оказалось, могут вторгнуться на улицы Корона­ до и затопить его практически целиком.

В случае если крупные волны, как это иногда бы­ вает с цунами, повторятся одна за другой 15—20 раз подряд, большие массы воды скопятся во внутренней гавани и создадут своеобразный гидравлический эффект. Из-за того что вход в гавань узок, здесь возникнет силь­ ное обратное течение в сторону моря со скоростью,

83

у поверхности близкой к 3 м/сек. Такая скорость в усло­ виях закрытого бассейна приведет к рождению воронок и водоворотов, опасных как для судов у причала, так и для 'малых плавсредств, отваливших от берега.

Так скромная стеклянная «сухопутная» модель под­ сказала специалистам немало такого, что достойно вне­ сения в навигационные лоции, которыми пользуются и старые морские волки.

...Но вернемся же в Усть-Камчатск, жители которого еще до 1971 г. жили под дамокловым мечом. .Специали­ сты из Академии наук СССР и из Гидрометслужбы по­ тратили немало энергии, чтобы разъяснить всю серьез­ ность положения населению, которое прочно обжило Дембиевскую косу и не желало покидать свои дома и огороды. Огромную работу пришлось провести, пока хозяйственники согласились на полную перемену пла­ нов. По представлению Президиума Академии наук СССР

и Гидрометслужбы, поддержанному Министерством мор­ ского флота, чье мнение, естественно, имеет вес на Кам­ чатке, правительство ассигновало немалые средства (бо­ лее 130 миллионов рублей). И вот на высоком берегу между мысами Погодным и Толстым был построен новый рабочий поселок Варгановка с новым морским портом.

Здесь побережье прикрыто со стороны океана той же Дембиевской косой, с которой население вывезено. Ее высота над уровнем моря составляет более 12 м, и это может послужить препятствием для разъяренной сти­ хии. Кроме того, здесь, на траверзе мыса Погодного, ле­ жит остров Чаячий с отметками до 10 м над уровнем моря, который может сыграть роль щита, защищающего берег от ударов цунами. Наконец, большое водное про­ странство озера Нерпичьего, раскинувшегося рядом, то­ же будет способствовать растеканию воды, если опа вдруг нахлынет.

Словом, можно с уверенностью сказать, что новые жилые и производственные здания и сооружения УстьКамчатска стоят теперь там, где им не страшны ника­

84

кие волны. Так что цунамирайопирование и моделиро­ вание волн в бассейне никак пельзя называть «бурей в стакане воды» — они служат людям.

ЦУНАМИ НЕ БУДЕТ НЕОЖИДАННЫМ Да, предотвращать цунами мы еще не в силах. Зато

уже можем — в определенной степени — прогнозировать их появление.

Что значит «дать прогноз»? Указать, где и когда произойдет то или иное событие. Может ли сегодняшняя наука о цунами со всей ответственностью еаявнть, что она способна на это?

В некотором, хотя и ограниченном смысле, да. Вопервых, районирование, о котором мы уже говорили, по­ зволяет выделить те местности, где катастрофические волны в принципе возможны, указать, с какой вероят­

Унимак (Алеутские острова) всколыхнул весь Тихий океан, позволил многим специалистам назвать это цуна­ ми «сильнейшим в истории». Ведь помимо того, что был

обрушилась шестнадцатимотровая стена воды, это цуна­ ми, преодолев за 18 часов чуть ли не треть окружности земного шара, сумело добраться до берегов Чили и вы­ звать там, в порту Вальпараисо, полутораметровую волну.

Более того, оно отразилось от южноамериканских берегов и, хотя и в ослабленном виде, спустя еще 18 ча­ сов снова выплеснулось на Гавайские острова, на этот раз с другой стороны. Точные же приборы зафиксирова­ ли повторные резкие подъемы уровня воды в Тихом океане еще через несколько суток после землетрясения. Подобных событий за весь период регистрации цунами не наблюдалось.

85

Особенно важно знать — насколько же часто можно Ожидать повторения цунами? Это позволит оценить це­ лесообразность затрат на строительство в прибрежных районах и экономичность капиталовложений в берегозащитные сооружения. Исследований, позволяющих оце­ нить повторяемость катастрофических волн, мало. За Последние 270 лет таких цунами на Тихоокеанском по­ бережье СССР было три —в 1737, 1923 и 1952 гг. Про­ извести оценку периодичности цунами, как видно, нет возможности: ведь цунами 1737 г. отделено целым де­ вятнадцатым веком от двух цунами нашего века.

По историческим данным, собранным С. Л. Соловье­ вым, на Тихоокеанском побережье СССР цунами раз­

и катера — выброшены на берег. При интенсивности 2 — полностью разрушаются одноэтажные дома, а двухэтаж­ ные получают серьезные повреждения (в каркасных зданиях волны могут выломать первый этаж). Возмож­ ны жертвы. Крупный материальный ущерб. При цу­ нами интенсивностью 3 разрушаются постройки любого

86

типа, как в глубине сушй, так и по фронту до 400 км. Много жертв. А при интенсивности 4 на месте поселков и городов вдоль побережья по фронту до 500 км остают­ ся пустыри, лишенные признаков жизни.

Несмотря на это, таблица должна действовать чрез­ вычайно успокоительно: ведь она свидетельствует о том, что катастрофические цунами происходят очень редко, раз в сотни лет.

Повторяемость цунами изучена С. Л. Соловьевым на основе подсчета случаев цунами, происшедших за исто­ рическое время в разных районах Тихого океана. Ока­ зывается, что количество цунами уменьшается в сле­ дующем порядке: наибольшее — для острова Хонсю, Камчатки, Курильских островов, островов Новая Брита­ ния п Соломоновых. • Затем идут Аляска, Алеутские острова, южная часть Японии, юго-восток Филиппин, Молуккский пролив, остров Сулавеси (Целебес) в Индо­ незии, острова Санта-Крус и Новые Гебриды, побережье Южной Америки (Чили и Перу).

Конечно, достоверность этих данных определяется заселенностью районов, от которой зависит получение сведений. Цунами на необитаемых островах остается нам неизвестным.

По данным С. Л. Соловьева, в Тихом океане цунами

но слабые цунами возникают в Тихом океане ежемесяч­ но, если не еженедельно. Труднее оценить повторяе­ мость цунами в конкретном пункте побережья.

Следует упомянуть также дальние районы Тихого океана, откуда могут прийти цунами, опасные для побе­ режья СССР. К ним относятся: Южная Америка (берега Чили и Эквадора), острова архипелагов Самоа и Фиджи, Новая Гвинея и архипелаг Бисмарка, северная часть Марианских островов и западная часть Алеутских остро­ вов. Вероятность прихода катастрофических цунами пз

87

этих районов мала и плохо изучена. Как известно, цу­ нами 1960 г. из райопа катастрофического землетрясения у берегов Чили достигло Курильских островов, но ие принесло катастрофических последствия.

На симпозиуме по проблемам цунами, состоявшемся в рамках XV Генеральной ассамблеи Международного геодезического и геофизического союза был представлен доклад видного специалиста доктора Уильяма Мэнсфил­ да Адамса из Гавайского геофизического института в Гонолулу. В докладе содержались данные... археоло­ гических раскопок, согласно которым цунами, подобное первоапрельскому 1946 г., набегает на острова централь­ ной части Тихого океана не раз в 150 лет, как считает большинство ученых, а примерно раз в 2000 лет.

В Маркизском архипелаге есть остров Нукухива. Археологи, проводившие там недавно свои изыскания, нашли на его северо-восточпом побережье, в долине Хаатуатуа, захоронение древнего человека. Органиче­ ские остатки, сохранившиеся в могильнике, были от­ правлены в лабораторию для химического анализа.

Датирование, выполненное современным методом, по радиоактивному. углероду См, позволило установить, что этот человек жил около 3000 лет тому назад, причем возможная ошибка в ту или иную сторону не превы­ шает 120 лет.

Это захоронение, в отличие от большинства других, обнаруженных здесь же, находится не в выемке среди лавового поля (остров имеет вулканическое происхож­ дение), а в песчаном грунте. А песок, понятно, умеет отлично указывать на то, нарушался когда-нибудь его покой непрошенным вторжением или нет.

И вот оказалось, что цунами 1946 г. было, по-види- мому, единственным событием, врервавшим сон этого погребения, за две с лишним тысячи лет.

Вывод этот не просто любопытен как некий курьез. Он дает основание относить цунами подобной интенсив­ ности в разряд крайне редких. Для строителей и других

88

практических деятелей это немаловажно: если они воз­ водят сооружение с плановой долговечностью, скажем, четыре-пять десятков лет, целесообразно ли принимать во внимание событие, происходящее' раз в два тысяче­ летия? Если же строится нечто с большим сроком служ­

тех или иных событий в заданных условиях в соответ­ ствии с теорией вероятности. Если согласиться с выво­ дами У. М. Адамса, сделанными на основании этих ар­ хеологических данных, то, например, для острова Оаху {Гавайский архипелаг) вероятность цунами снижается вдвое, т. е. вероятность того, что здесь произойдет цуна­ ми раз в 40 лет, равна 5 процентам. Вот это и есть при­ мер ответа, хотя и не исчерпывающего, на обязатель­ ный для прогноза вопрос «когда».

Цунами в значительном большинстве случаев —яв­ ление сейсмического происхождения. Значит, корень проблемы лежит в прогнозе землетрясений. В год на нашей планете в среднем происходит не менее 10—15 девятибалльных подземных толчков, 50—100 восьмибалль­ ных, 300—500 семибалльных... Нельзя ли научиться предсказывать время их возникновения?

Такие попытки делаются. Например, член-корреспон­ дент АН СССР С. А. Федотов (Вулканологический инсти­ тут АН СССР в Петропавловске-Камчатском) сделал попытку разработать статистический метод предсказа­ ния сейсмичности на Дальнем Востоке на большой срок вперед. Он исходил из предположения, что мощные зем­ летрясения в одном и том же месте имеют тенденцию повторяться, что постепенно нарастающие напряжения в земной коре в какой-то критический момент должны разряжаться, сотрясая твердь земную.

Вслед за разрядкой в этом районе следует ослабле­ ние напряженая, уменьшение сейсмичности; наступает

89

стабилизация, которая обычно длится несколько десят­ ков лет. Затем в течение примерно 20 лет происходит новое нарастание сейсмичности, пока новый могучий толчок не сотрясет зомлю.

Статистически обработав, данные о курило-камчат­ ских землетрясениях за длительный период, он рассчи­ тал определенную периодичность их в зависимости от интенсивности. Из его вычислений следует, что период повторяемости таких явлений должен составлять 150 лет, с ошибкой плюс — минус 80 лет.

Отсюда С. А. Федотов сделал вывод, что существует некоторая возможность предсказывать вариации сейс­ мичности в определенном районе, если знать, какую стадию этого полуторастолетпего цикла он переживает в настоящее время. К сожалению, в очень многих слу­ чаях мы этого еще не знаем, но ведь самое слово «еще» и обнадеживает...

Землетрясение вырывается на свободу далеко не случайно. Оно является следствием процессов, непре­ рывно идущих в глубинах Земли. Приборы пока еще не умеют определять с достаточной точностью место, где возникнут подземные толчки, и момент их зарождения. Надежных способов предсказывать землетрясение еще не открыто. Наши ученые, как и ученые других стран, ведут серьезные поиски в этой жизненно важной об­ ласти.

Известно, что иногда в преддверии сильных толч­ ков происходит сравнительно быстрая, но плавная де­ формация земной коры — поднятие одних ее блоков, опускание других. Следить за такими деформациями мы уже умеем — этому помогает точное нивелирование местности. Но не всем землетрясениям предшествуют подобные явления.

В иных случаях замечены изменения физических свойств земной коры, например ее упругих, магнитных, электрических характеристик. И это тоже мы уже на­ учились фиксировать особыми приборами. Нередко перед

90

подземной «бурей» меняется химический состав воды в глубинных источниках: появляется больше того или иного газа в скважинах с минеральной водой. Однако все это локальные признаки, и трудно ожидать, чтобы предвестники грозных толчков были всегда и везде одни и те же.

Чтобы добиться успехов в прогнозировании подзем­ ных процессов, нужны объединенные усилия специали­ стов разных профессий — геологов, геофизиков, геохими­ ков, сейсмологов, биологов...

Да, и биологов тоже. Открытия иногда приходят из совершенно неожиданной области, казалось бы не имею­ щей прямого отношения к рассматриваемой проблеме.

Мир органический, изучаемый биологией, очень сло­ жен, закономерности его порой найти труднее, чем те, что определяют физические и химические процессы. Вот, например, подсознательные предчувствия. Полностью от­ рицать их не станет и самый убежденный материалист. Это свойство в наибольшей степени присуще животным. Собака вбегает в комнату за несколько минут до земле­ трясения и выносит ребенка — такие случаи описаны со слов очевидцев. Покидают срои жилища перед самым подземным толчком свиньи, куры, крысы; мычат коро­ вы... Это обширная область для исследований и догадок.

В некоторых районах землетрясения иногда сопро­ вождаются грозовыми разрядами и молниями. По-види­ мому, сейсмическое напряжение в земной коре тем или иным способом связано с электрическим полем атмосфе­ ры, хотя возможный механизм такой связи пока еще остается неизвестным. Исследуя эту проблему, амери­ канские ученые доктора Дейвид Финкельстейн (Иешивсіпій университет, Нью-Йорк) и Джеймс Пауэлл (Брукхейвенская национальная лаборатория, США) при­ шли в 1971 г. к выводу, что такое поле создается пьезо­ электрическим эффектом — возникновением поверхност­ ных электрических зарядов при воздействии упругих Деформаций на вещество с кристаллической структурой.

81