Факультет

Студентам

Посетителям

Приливы и волны, вызванные землетрясениями

Ранее говорилось о явлениях в океане и в атмосфере над океаном, над материками, связанных с энергией солнечных лучей. Сейчас будет сказано о динамических явлениях в океане, не зависящих от этого источника энергии.

Очень долго жил в народе предрассудок: считалось, что Луна притягивает к себе людей, заставляя их ночью бродить по крышам, с удивительной ловкостью пробираться по карнизам. Таких людей назвали «лунатиками». Совсем не виновна Луна в поведении этих нервнобольных людей, но совершенно бесспорно, что по законам всемирного тяготения Луна притягивает к себе всю нашу планету (со всем ее населением и со всем прочим, находящимся на Земле, подобно тому, как Земля в свою очередь притягивает к себе Луну). Совершенно бесспорно, что все находящееся на Земле притягивается к Солнцу. Точные приборы позволяют обнаружить, что тяготение к Луне и к Солнцу заставляет непрерывно изгибаться даже твердую оболочку Земли.

Но не нужно никаких приборов, чтобы обнаружить воздействие Луны и Солнца на подвижную, водную оболочку нашей планеты. Эти воздействия заставляют уровень океана то подниматься, то опускаться, заставляют воды океана то заливать громадные отмели, то отступать. С давних пор были известны эти явления и получили название прилива и отлива. Чаще оба названия объединяют в одно, говоря о явлении прилива и подразумевая, что отступление воды (отлив) представляет собой одну из его фаз. Столь же давно, вероятно, человек увидал, что различные фазы прилива — наступление и отступание вод — совсем не просто связаны с положением Луны на небесном своде, и очень долго не знал о силах, управляющих движением вод во время прилива.

Чтобы составить общее представление об этих силах, отметим прежде всего, что в обязательном уточнении нуждается обыденное понятие о движении Луны вокруг Земли: нельзя считать, что Луна движется вокруг центра нашей планеты, — в действительности и Луна, и Земля движутся вокруг общего центра тяжести системы Земля — Луна. В свою очередь этот общий центр тяжести не остается неподвижным, а непрерывно перемещается внутри тела Земли, всегда оказываясь на расстоянии 0,7 ее радиуса от центра, на линии, соединяющей центры Земли и Луны.

Общеизвестно, что сила тяготения, действующая на Луну и приложенная к ее центру тяжести, уравновешивается центробежной силой, возникающей благодаря движению по орбите. То же можно сказать о силах, действующих в центре тяжести Земли, вспомнив о его движении вокруг общего центра тяжести системы Земля — Луна.

Совсем иные соотношения между силами возникают в точках, лежащих на поверхности Земли. Особенно интересна точка на линии центров, лежащая «под Луной», и точка на той же линии, лежащая на противоположной («теневой») стороне Земли. Вычисления показывают, что в первой из них сила притяжения к Луне преобладает над центробежной силой, вызванной движением вокруг общего центра тяжести. Значит, результирующая сила, действующая на частицы океанской воды, здесь направлена к Луне. Во второй рассматриваемой точке центробежная сила преобладает над силой притяжения к Луне. Значит, результирующая сила здесь направлена прочь от Луны. Разумеется, ни в первой, ни во второй точке эти результирующие силы не могут вызвать движение вод, они только уменьшают действие силы притяжения к центру Земли.

Но можно показать, что движение вод неминуемо произойдет под действием рассмотренных сил там, где эти силы будут направлены не по радиусу Земли, а наклонно к нему и где они дадут какие-то составляющие, направленные вдоль поверхности океана. По элементарной схеме, наибольшие перемещения вод должны возникать на двух кольцевых поясах океана, плоскости которых перпендикулярны к линии центров Земля — Луна. Один из поясов лежит на «освещенной» половине, а другой на «теневой».

Разумеется, в действительности приливные явления происходят не по такой элементарной схеме уже хотя бы оттого, что воды океана не могут следовать за движением Луны вокруг Земли: перемещения водных масс невозможны со скоростями, которые превышают скорость длинных волн, охватывающих всю толщу океана. Роль сил тяготения к Луне и к Солнцу сводится к воздействию на эти длинные волны, к зарождению этих волн в очень сложных условиях океанов, которые всюду рассечены материками, архипелагами, подводными хребтами.

Лаплас впервые обнаружил несостоятельность схемы приливных явлений, предложенной Ньютоном (основанной на анализе статического равновесия водных масс под действием упомянутых сил). Но и теория Лапласа, основанная на исследовании длинных приливных волн, не могла описать все многообразие явлений. Для практических целей много ценного дали более глубокие исследования Джорджа Эри, Джорджа Дарвина, Гарриса — в прошлом веке, Проудмена, Дудсона и Л. Н. Сретенского — в наше время.

В отличие от других разделов геофизики физика приливов обладает совершенно точными методами предвычисления на какие угодно длительные сроки. В настоящее время посредством весьма совершенных «приливопредсказательных машин» составляются таблицы высот прилива и времени его наступления для бесчисленных точек побережья мирового океана. Такая точность объясняется полной определенностью задачи, все стороны которой связаны с давно известными — и очень точно вычисленными — характеристиками движения Земли вокруг Солнца и движения Луны вокруг Земли. Осложнения вносятся лишь физико-географическими условиями исследуемого района океана, но и эти условия поддаются строгому учету, если в районе проделаны систематические и достаточно продолжительные наблюдения за уровнем океана.

В последние годы практика выдвинула задачи, родственные предвычислению приливов: исследователи занялись теорией волн, возникающих в океане во время подводных землетрясений (или моретрясений, как их иногда называют). Это тоже чрезвычайно длинные волны, охватывающие всю толщу океана, до самого дна и распространяющиеся с громадными скоростями. Иногда они обладают такой высотой и такой силой, что, нахлынув на берега, смывают не только поселки, города, людей, животных, но и растительность вместе с верхним слоем почвы. Эти мощные волны возникают благодаря внезапному подъему значительных площадей дна во время подводного землетрясения.

Совершенно случайно такой подъем дна удалось в точности зафиксировать после катастрофического землетрясения в Японии, недалеко от Токио, 1 сентября 1923 года. За год до землетрясения гидрографы произвели промеры глубин залива Сагами, план которого изображен на стр. 20—21. После землетрясения промеры были произведены заново, причем обнаружилось, что в 18 км к юго-западу от Мизаки произошли сильные изменения рельефа дна на площади около 150 км2.

Одна часть этой площади резко поднялась, причем местами поднятие дна достигло 230 м. Другая часть, расположенная совсем близко, опустилась, причем понижение дна местами достигло 400 м. На рисунке покрыты точками площади, на которых произошел подъем дна, и заштрихованы площади, на которых дно опустилось. Сплошными линиями очерчены «ступени» подъема через каждые 50 м. Штрихами очерчены «ступени» опускания. Есть основание полагать, что подъем дна на одних участках и опускание на других произошли не одновременно. Теория показывает, что опасные волны возникают при поднятии дна. В данном случае измерение площадей различных «ступеней» подъема позволило вычислить объем воды, вытесненной при смещении всей поднятой площади. Он оказался равным приблизительно 23 км2. Все это громадное количество вытесненной воды вместилось в гребне исполинской волны, которая затем побежала во все стороны в виде расходящегося «кольца». З. К. Григораш вычислила высоту этой волны, нахлынувшей на берега залива Сагами. В среднем получилось 7,1 м. В действительности высота набежавшей волны была у Камакура — около 3,3 м, у Цуругизаки — около 7 м, близ Ножимазаки — около 10 м, в удовлетворительном согласии с теорией.

Сигналы о землетрясениях приходят на сейсмические станции практически мгновенно. Определив по ним положение очага подводного землетрясения, можно рассчитать, когда в то или иное место побережья придут разрушительные океанские волны (волны цунами, каких называют, заимствовав японский термин). Это даст возможность принять меры для спасения населения. Теоретические исследования, проделанные в Морском гидрофизическом институте под руководством Л. Н. Сретенского, уже дали в этом направлении очень ценные результаты: после получения сигнала о катастрофическом землетрясении в Чили в мае 1960 года население на советских берегах Тихого океана было своевременно предупреждено, и поэтому там не было жертв.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: