23439 (Цунамі)

Міністерство освіти і науки України

Контрольна робота

на тему: «Цунамі»

Суми-2009

1. Теоретико-методологічні засади дослідження цунамі

1.1 Поняття про цунамі

Цунамі – японське слово, що означає хвилю в гавані. Тепер воно застосовується для позначення гравітаційних хвиль на поверхні води, що викликані головним чином землетрусами або явищами, пов’язаними з ними (наприклад, опливини), а також вибухами вулканічних островів або ядерних пристроїв. Попередньо ці хвилі називалися припливними (tidal waves), але це неправильно, тому що цунамі з припливами і відпливами не пов’язані. Інший добре поширений термін «морські сейсмічні хвилі» не включає хвилі від природних або тучних вибухів. Тут можна користуватися визначенням Ван Дорна: «Цунамі – це японська назва системи гравітаційних хвиль, що виникають в морі внаслідок крупномасштабних нетривалих коливань вільної поверхні». Цим визначенням виключаються штормові нагони (вітрові припливи) і пов’язані з ними сейші.

Зараз це загальноприйнятий міжнародний науковий термін, походить він від японського слова, яке означає «велика хвиля, що заливає бухту». Точне визначення цунамі звучить так - це довгі хвилі катастрофічного характеру, що виникають головним чином в результаті тектонічних рухів на дні океану.

1.2 Історія дослідження цунамі

Про цунамі багато пишуть і багато говорять, але сухопутним жителям уявити їх реально досить важко. Хвилі цунамі такі довгі, що як хвилі не сприймаються: довжина їх складає від 150 до 300км. У відкритому морі цунамі не дуже помітні: висота їх (тобто вертикальна відстань від гребеня до западини) складає декілька десятків сантиметрів або максимально декілька метрів. Добігши до мілководного шельфу, хвиля стає вищою, здіймається і перетворюється на рухливу стіну. Ввійшовши в мілководні затоки або у воронкоподібні гирла річок, хвиля стає ще вище. При цьому вона уповільнює хід і, подібно до гігантського валу, накочується на сушу. Швидкість цунамі тим вище, чим більше глибина океану. При середній глибині Тихого океану близько 4000м теоретично обчислена швидкість цунамі складає 716 км/год. Це виглядає неправдоподібно, проте максимальна заміряна швидкість хвилі цунамі була ще вища - близько 1000 км/год. Насправді швидкість більшості хвиль цунамі дещо нижче за теоретичну величину і коливається між 400 і 500 км/год, проте і цього достатньо.

Деякі землетруси супроводжуються руйнівними хвилями, які інколи знищують цілі узбережжя, приносять більше лихо, ніж самі землетруси. Ці нищівні хвилі нині називають загальновживаним терміном «цунамі», який з японської означає «велика хвиля, що заливає бухту». Про цунамі та їх руйнівну силу багато говорять та пишуть, проте населенню, що живе далеко від води, ці крутолобі, увінчані пінними гребенями хвилі, уявити дуже важко. Хвилі цунамі настільки довгі, що як хвилі вони часом і не сприймаються: довжина їх становить від 150 до 300 кілометрів. У відкритому океані цунамі не дуже помітні, тому що їх висота (вертикальна відстань від гребеня до впадини) складає всього декілька десятків метрів. Але добігши до мілководного шельфу, хвиля здиблюється і стає схожа на стіну, що рухається. Заходячи в мілководні затоки, вона стає ще вищою, притишує хід і подібно гігантському валу, накочується на сушу.

Про цунамі говориться в біблійній книзі «Вихід»: «І пішли сини Ізраїлеві посеред моря по суші; і води ж їм були стіною з правого і лівого боку». Сучасні дослідники Біблії вважають, що ізраїльтяни перетинали «посуху» не Червоне море, а «Море тростини» – прісноводну лагуну на схід від дельти Нілу.

С.П. Крашенников – дослідник Камчатки – одним з перших описав цунамі. У жовтні 1775 року він спостерігав землетрус на острові Шумшу та записав у своєму щоденнику: На першому Курильському острові, Сумчшу, трясіння землі було таке. Жовтня 6 дня, о третій годині ночі спочатку земля так страшно тряслася, що від цього багато бараків попадало, і людям стояти неможливо було, і продовжувалося це чверть години... А коли припинолося трясіння, то води навкруги з моря з великим шумом сажнів на три прибуло, яка знову миттєво в море далеко зайшла. Після того, як вода збігла вдруге, земля тряслася, тільки легенько, а потім вода з моря до того ж місця знову прийшла, де була в перший раз».

Залишив опис цунамі й Чарльз Дарвін, коли під час своєї подорожі на кораблі «Бігль» 20 лютого 1835 року відчував катастрофічний землетрус в Чилі. «Після поштовху на відстані трьох-чотирьох миль було помічено величезну хвилю. Вона наближалася і в середині затоки була гладенькою, але вздовж берега зносила будинки та дерева, рвалася вперед з невтримною силою. В глибині бухти вона розбилася на череду страшних білих бурунів, які злетіли вгору на 23 фути... Сила буруна була, мабуть, страшною, бо у форті гармату з лафетом вагою чотири тонни він змістив на п'ятнадцять футів. Серед розвалин за двісті ярдів від берега застрягла шхуна. За першою хвилею йшли ще дві. Багато розбитих суден та човнів змили вони на зворотному шляху. У одному кінці затоки корабель викинуло далеко на берег, потім змило в море, знову хвиля викинула на берег та знову забрала назад.

Вивчення цунамі почалось не так давно, хоча біда ця стара як світ. Радянські вчені А.Є. Святловський та Б.І. Силкин відзначали, що «під час розкопок поблизу сучасного арабського поселення Рас-Шамра в Сирії була знайдена ціла бібліотека глиняних табличок, які датуються другим тисячоліттям до нашої ери. Археологам вдалося, розшифрувавши клинопис, прочитати на них про хвилю небаченої висоти, що раптом впала на квітучу столицю древньої держави Угаріт, майже повністю знищивши її. В елліністичній хроніці за 358 рік нашої ери можна знайти запис, з якого дізнаємося, що в серпні цього року величезна хвиля накотилася на східну частину Середземного моря, накрила «з головою» невисокі острівки, а в Олександрії закинула судна на дахи будинків». У жовтні 1746 року декілька водяних валів, висотою 20-25 метрів, змили з лиця землі морський порт Кальяно та місто Ліму на тихоокеанському узбережжі Південної Америки. Вчений Мануель Одриосола так писав про цю катастрофу: «Після землетрусу, що зруйнував всі будівлі в порту, океан відступив, але ніхто не може сказати, на яку відстань. За якийсь час води океану зі страшним шумом стали повертатися, виникла гігантська хвиля, яка обрушилася на набережну і все змила».

Біля причалу в порту стояло 23 кораблі; більша частина з них була розбита і потонула. Чотири найбільші кораблі, зокрема й 34-гарматний фрегат "Сан-Фермін", хвиля підняла і занесла всередину країни, де вони й застряли після того, як хвиля спала. Океан знову відступив і знову обрушився на узбережжя. І так повторювалося декілька разів». Другою причиною цунамі можуть бути зсуви морського дна. Подібна катастрофа трапилася й на південному сході Аляски. Тут розташована бухта Літуя, яка входить до складу національного парку Глейшер-Бей на Алясці. З відкритим простором затоки Аляска бухту з'єднує довгий вузький перешийок, а дальній берег бухти проходить вздовж сейсмологічного розлому Феруетер. Геолог Д. Міллер звернув увагу на різницю у віці дерев на узгір'ях, що навколо затоки. Він визначив, що за останні сто років у затоці чотири рази виникали хвилі величезної висоти. До висновків ученого спочатку поставились з недовірою, але нова катастрофа підтвердила правильність його припущення.

Дев'ятого липня 1958 року сильний землетрус на розломі Феруетер викликав зсув гори над бухтою Літуя. Величезна маса криги, каміння та землі (об'ємом близько 300 мільйонів кубічних метрів) з льодовика ринула вниз, оголюючи гірські схили. Землетрус зруйнував численні будівлі, земля потріскалася, сповзло узбережжя. Маса, що рухалася, завалила північну частину бухти, а потім ще заповзла на протилежний схил гори, зідравши з нього лісовий покрив на висоті понад триста метрів. Оповзень народив гігантську хвилю, яка винесла воду з бухти Літуя в океан. Хвиля була настільки велика, що перехльоснула через мілину в гирлі бухти.

Бухта Літуя – найулюбленіше місце риболовлі, і три риболовецькі судна були там, коли наблизилася хвиля. Очевидцями цієї страшної сили стали люди з кораблів, що стояли на якорі у затоці. Від жахливого поштовху їх всіх викинуло з ліжок, і на очах у переляканих рибалок величезна хвиля піднялася і заковтнула підніжжя південної гори.

Після цього хвиля прокотилася затокою, здираючи дерева зі схилів гір. Там, де раніше був густий ліс, залишилися голі скелі, на висоті до шестисот метрів.

Один баркас перенесло через мілину й кинуло в океан. У ту мить, коли баркас переносило через мілину, рибалки, які знаходилися на ньому, бачили під собою дерева. Хвиля перекинула людей через острів у відкрите море. Баркас потонув, однак рибалки дивом вціліли і за дві години їх врятували. Із двох інших баркасів один благополучно витримав удар стихії, але другий з людьми потонув.

Найчастіше страждає від цунамі Японія, особливо її гавані вздовж північно-східного узбережжя острова Хонсю (ще його називають узбережжям Санріку).

Тому Японія, одна з перших країн у світі, організувала «Службу цунамі». Завдяки цій програмі вдалося зберегти великі матеріальні цінності та запобігти загибелі багатьох людей. Але не завжди...

У травні 1983 року в результаті сильного підводного землетрусу в Японському морі виникло цунамі, жертвами якого стали 105 людей. Зокрема група школярів, яка зібралася на пікнік неподалік від міста Акіта. В минулі століття морська стихія поводила себе набагато войовничіше.

Під новий 1703 рік загинуло близько 100 000 жителів Японських островів. Чотири рази гігантські водяні вали атакували узбережжя, проникаючи далеко на сушу, несучи смерть та руйнування. Особливо постраждали тоді мешканці районів Сагами, Ошима, Мусаси та Кацуза.

День першого вересня 1923 року для Японії став найтрагічнішим в її історії. Того разу на дні затоки Сагама стався землетрус. Дві величезні хвилі кинулися на узбережжя. Внаслідок цієї катастрофи загинуло 143 тисячі осіб та затонуло вісім тисяч суден. Особливо постраждало місто Іто.

1.3 Причини виникнення цунамі

Цунамі виникають найчастіше в результаті підводних землетрусів. Вертикальний зсув ділянки морського дна передається водяному стовпу, і на поверхні океану утворюються хвилі. Умовою цього є те, щоб такого роду переміщення відбулося в обмеженій області. Чим сильніше землетрус, тим більше ймовірність виникнення цунамі.

Відомо, що землетруси з магнітудою (М_s) більш ніж 7,3 викликають цунамі майже завжди. Поштовхи з М_s=7,0 - 7,2 супроводжуються цунамі тільки в 67% випадків. Далі ймовірність виникнення цунамі падає ще швидше: при М_s=6,7-6,9 цунамі виникає лише в 17% випадків, а при М_s=5,8-6,2 - лише в 1,4% випадків.

Іншим джерелом цунамі можуть служити вулканічні виверження. Крупні підводні виверження володіють таким же ефектом, що і землетруси. На поверхні океану виникає хвилювання, і хвилі розповсюджуються від центру в усіх напрямках. При сильних вулканічних вибухах утворюються кальдери, які вмить заповнюються водою, внаслідок чого може виникнути висока і довга хвиля.

Третьою причиною виникнення цунамі є зсуви. І на морському дні може відбутися зсув в рихлих осадових відкладеннях і викликати хвилювання водної маси. Цунамі такого типу виникають досить рідко, та і масштаб їх дії обмежений. Проте існують і виключення: одна з виниклих саме таким чином хвиль була, мабуть, найвищої з відомих. При землетрусі 1899 року на Алясці в затоку Літуя сповзла маса землі об'ємом 30 млн. м³. Зсув підняв воду в затоці, і утворилася хвиля заввишки 600м, яка на протилежному березі затоки знищила все до 600-метрового рівня. Ще і сьогодні на цій висоті видно сліди її катастрофічної дії.

Подібно тому якою є шкала інтенсивності землетрусів, існує і шкала інтенсивності цунамі. Японці, які з цунамі знайомі краще за всіх, розробили свою шкалу (вона шестибальна і її можна порівняти з інтенсивністю землетрусів). Шкала для цунамі, складена англійським сейсмологом Н.Н. Амбрейсизом.

I - цунамі дуже слабке, хвиля відмічається лише мареографами (приладами, що вимірюють висоту рівня моря).

II - слабке цунамі, може затопити плоске побережжя. Його помічають лише ті, хто знає море.

III - цунамі середньої сили, відмічається всіма. Плоске побережжя затоплене, легкі судна можуть виявитися викинутими на берег. У воронкоподібних гирлах річок течія може тимчасово мінятися на зворотне. Портові споруди піддаються невеликому збитку.

IV - сильне цунамі, побережжя затоплене, прибережні споруди і будинки пошкоджені. Крупні парусні судна і невеликі моторні викинуті на сушу, а потім знову змиті в морі. Береги засмічені уламками і сміттям.