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

а то и 1000 км — это едва ли не самые длинные волны в природе.

Поэтому-то моряки, находящиеся вдали от берега, не могут заметить этих пологих волн с малой крутиз­ ной переднего фронта, как не. замечает пешеход метро­ вого повышения уровня местности, «растянутого» на десятки километров его пути. Так и японские рыбаки из Санрику в 1896 г. не заметили убийственного цунами, прошедшего непосредственно под их суденышками в от­ крытом море, и узнали о несчастье, которое их постигло, лишь назавтра, вернувшись к родным берегам.

Схема, показывающая, через сколько часов пришла катастрофическая волна в тот или иной пункт Тихооке­ анского побережья после землетрясения у острова Кадь­ як (Алеутский архипелаг).

Все свое черное дело цунами вершит на" мелководье. Здесь, по мере уменьшения • глубины, его скорость уменьшается до каких-нибудь 30—-100 км/час. Зато рас­ тет из-за уменьшения глубин а увеличения трения

50

Когда выяснилась общая природа цунами, в общемто являющихся частным случаем особо длинных грави­ тационных морских волн, стало очевидно, что к ним применимо многое из уже существовавшей теории, опи­ сывающей поведение таких волн.

...Жозеф Луи Лагранж родился в 1736 г. в Турине и в 18 лет стал профессором тамошней артиллерийской школы. В 23 года он уже член Берлинской академии наук, а в тридцать — ее президент. Переехав в 1787 г. в Париж, он продолжает свои углубленные исследова­ ния в области математики, причем ухитряется сделать огромный вклад в теорию механики чисто умозритель­ ным и логическим путем, исходя из принципа всех воз­ можных перемещений (в его основополагающем тракта­ те «Аналитическая механика» нет ни одного чертежа, ни одной схемы!). Занимался он и вариационным исчис­ лением, и картографией, и астрономией; во время Вели­ кой французской революции принимал деятельнейшее участие в разработке и установлении метрической си­ стемы. Для нас же здесь важнее всего выведенные Лагранжем уравнения гидромеханики — формулы, описы­ вающие движения жидкости и характеризующие поток путем определения траекторий и скоростей его частиц.

Разработанная Лагранжей формула, «приказываю­ щая», как должны двигаться различные длинные волны, через много лет после его смерти оказалась вполне при­ ложимой к определению скорости цунами (С):

С = 360 h км/час,

где h — средняя глубина океана.

Интересно, что этой обратимой формулой пользуют­ ся и «навыворот»: зная скорость волн и время их про­ бега, рассчитывают среднюю глубину океана там, где прошли цунами. Конечно, такой расчет приблизителен, но океанологи и за это признательны: многочисленные

52

промеры, посылка десятков научно-исследовательских судов куда как хлопотны я накладны...

От закона сохранения энергии никуда не уйдешь; подвластны ему и могучие волны. Учитывая, как этот закон сказывается на всем энергетическом балансе цу­ нами, можно себе представить, как следует определять основные черты катастрофической волны — ее длину, высоту, скорость. Необходимо здесь принимать во вни­ мание и потерю энергии по пути к берегу из-за неиз­ бежного трения о дно, и многое другое.

Цунами потому становятся разрушительными имен­ но вблизи береговой линии, что являются глубокими волнами: они охватывают куда более мощный слой во­ ды, чем ветровые волны, развивающиеся лишь на по­ верхности моря и вблизи от нее. Цунами же влияют на «столб» воды, начиная от самого дна и до поверхности. При подходе цунами к берегу энергия волны приходит­ ся на все более тонкий слой воды. В результате колеба­ ния частиц воды возрастают, высота цунами увеличи­ вается.

Представьте себе бассейн типа большой сковороды — мелкий, но с довольно крутыми берегами. Теперь возь­ мите лопатку или весло и начните гнать им воду к бе­ регу. Чем глубже вы захватываете лопастью воду, тем, естественно, выше будут накатываться волны на бортик вашей «сковороды». То же и с цунами.

В открытом море, где дно лежит далеко внизу, дви­ жение идет легко. Но стоит волне переместиться на мелководье, туда, где ей приходится «карабкаться» вверх по склону дна, ей уже ничего иного не - остается, как тянуться ввысь. И чем круче подъем морского дна, тем выше «вздымает свою голову» цунами.

У побережья волна, приторможенная неровностями дна, принимает резко асимметричную форму и опроки­ дывает свой гребень далеко вперед, с силой тяжелого

53

Известно, что силы сопротивления прямо пропорцио­ нальны скорости движения частиц воды, А эта скорость, в свою очередь, пропорциональна высоте волны. Значит, чем мельче море, тем больше трение. В глубоководной области океана трение мало, и почти вся энергия, кото­ рую несет цунами, передается далекому от источника берегу. Так сильнее всех из цепочки бильярдных гна-

Гипотетический, но вполне реальный случай: землетрясе­ ние у северо-западных берегов США, на границе с Кана­ дой, порождает цунами. Оно пересекает северную часть Тихого океана. Цифры показывают, через сколько часов волна придет к тому или иному пункту.

ров отскакивает тот, который стоял на самом удаленном от точки удара месте.

Этот эффект делает цунами особенно гибельным для Гавайских островов — ведь они представляют собой горы среди огромных водных просторов и далекий подземный толчок, в какой бы части Тихого океана он ни случил­ ся, легко и почти без потерь переносит свою энергию на их берега.

Если волна идет на большое расстояние от далекого землетрясения, например, через весь почти Тихий океан, то необходимо учитывать даже и такой фактор, как

54

кривизна земной поверхности. Земля ведь сферична, она подобна лупе и, как увеличительное стекло, обла­ дает свойством концентрировать энергию. Волны цуна­ ми делаются как бы сходящимися в одной фокусной точке.

Эта характерная особенность цунами, порожденных далеким подземным толчком, увы, представляет отнюдь не «академический» интерес: 23 мая 1960 г. в южной части Чили произошло землетрясение. Волны вызванного им цунами, сконцентрировавшись в пути через весь Ти­ хий океан, обрушились на побережье Японии с 10-мет­ ровой высоты. Результат: 119 японцев погибло. Если бы не эта особенность цунами, оно, возможно, «удовлетво­ рилось» бы лишь теми девятьюстами жертвами в Чили и шестьюдесятью на Гавайях, которые были значитель­ но ближе к источнику катастрофы...

Так вот, зная период волны, а благодаря этому и ее скорость, и опираясь на известный еще с XVII в. закон Гюйгенса, можно начертить схему распространения цу­ нами, или рефракционную схему. И, если известен эпи­ центр землетрясения, становится нетрудно определить, сколько времени у волны уйдет на дорогу до интере­ сующего fflc пункта. Впрочем, для удобства обычно «делают вид», что волна распространяется «задом напе­ ред» — из точки наблюдения — и составляют так назы­ ваемую обратную рефракционную схему. Она позволяет быстро установить время «пребывания в пути» любой из волн, если известно место ее возникновения, или, наобо­ рот, установить, где находится очаг цунами, если знают время его пробега.

Этот метод не раз оправдывал себя. В частности, он был более двадцати лет назад использован американ­ ским ученым Бернардом Зетлером (Атлантическая океа­ нографическая обсерватория во Флориде) при органи­ зации службы оповещения о цунами на Гавайских островах.

56

«БОЛЬШАЯ ВОЛНА» ПРИШЛА В ГАВАНЬ

В самом начале книги мы говорили, что цунами как катастрофическое явление, но существу, рождается толь­ ко вблизи побережья. От очертаний побережья и от рельефа дна зависит очень многое в жизни этого явле­ ния природы. Вся могучая энергия, расходовавшаяся до этого на раскачивание огромных, высотой в несколько километров (ибо такова глубина открытого океана), столбов воды, прилагается теперь всего к нескольким метрам ее. Волна, выйдя на материковую отмель, как бы встает на ноги, опираясь о дно, выпрямляется и с не­ виданной силой обрушивается на берег с высоты в одиндва, а то и три десятка метров.

Как же распределяется эта убийственная энергия в зависимости от конфигурации берега? Представим се­ бе, что мы находимся на берегу мешкообразного залива: вход в него узкицу а затем акватория расширяется. Есте­ ственно, что в «щель» длинная волна проникает с боль­ шим трудом. На это цунами затрачивает значительную

в том, что «ворота» распахнуты настежь, а еще и в том, что по мере продвижения волны вглубь, к вершине угла, образуемого сужающимися берегами, поле приложения энергии (фронт волны) сокращается и, значит, сила и рост ее увеличиваются.

Советская исследовательница Л. Н. Иконникова (Го­ сударственный океанографический институт ГУГМС),

анском побережье северной части Японии, смогла вы­ вести количественную зависимость высоты волны от конфигурации залива. По ее вычислениям, в бухтах

57

и других акваториях, ширина которых при входе в 6—8 раз больше их ширины в вершине, высота волны долж­ на увеличиваться в 2—3 раза.

По сделанным Л. Н. Иконниковой вычислениям, мак­ симальная высота волны цунами, которая только воз­ можна на побережьях советского Дальнего Востока, в зависимости, естественно, от рельефа местности, со­ ставляет до 27 м.

Трагическим примером может служить цунами сред­ ней высотой около 7—8 м, обрушившееся на Курильские

в 2—6 раз больше, чем на подходе к проливу со сторо­ ны открытого моря. В результате город подвергся затоп­ лению и разрушению настолько серьезному, что можно по-человечески попять радиста одного из находившихся тогда на рейде судов, который в ту страшную ночь передал в эфир: «Остров Парамушир погрузился в воды

океана...»

Это было самое опустошительное цунами за 270 лет письменной истории Камчатки и Курильских островов. После прихода водяного вала, разрушившего почти все, возведенное здесь человеческими руками, океан отсту­ пил, унося с собой обломки. На несколько сотен метров от берега дно обнажилось, но через четверть часа новая, еще большая водяная стена, высотой до 15 м, обруши­ лась на остров Парамушир, выворачивая из земли и раз­ брасывая по сторонам оставшиеся с военных времен многотонные доты и выкидывая далеко на берег катера, стоявшие в порту. Крупная самоходная баржа оказалась заброшенной вверх по течению реки на 2 км.

Отразившись от сопок, окружающих то место, где стоял город, вода скатилась в низину, где был его центр.

58

В водовороте, увлекшем за собой в глубь суши суда, де­ ревья, остатки зданий, погибло множество людей. Подо­ шедшей через несколько минут третьей, более слабой волне разрушать практически было уже нечего...

Схема Второго Курильского пролива. Стрелками пока­ зано направление волн цунами, высота которых резко возросла вследствие воронкообразной формы проли­ ва. По И. Д. Понявину.

Надо сказать, что этот поставленный самой приро­ дой жестокий «эксперимент» со всей отчетливостью под­ твердил: речные устья, вытянутые проливы и узкие, но открытые бухты — наиболее опасные места при набеге

59