Наука и техника, 2006 № 04 (4) - [23]

Термин “цунами” пришел из японского языка и дословно означает “большая волна в заливе”. Цунами возникает во время землетрясения в море или в океане, когда создаются условия для образования в толще воды мощных волн. Эти волны расходятся во все стороны от эпицентра, который представляет собой проекцию гипоцентра — условного центра очага землетрясения — на поверхность морского дна. Очаг располагается в толще Земли на некоторой глубине, чаще всего в пределах нескольких десятков километров. Именно там, в области очага, возникают напряжения и деформации горных пород, которые приводят к разрывам и высвобождению накопившейся энергии.

Далеко не каждое землетрясение, случающееся в океане, вызывает цунами. Гигантская волна образуется в том случае, когда происходит внезапное, очень резкое смещение океанского дна, и особенно часто при мгновенном вертикальном взбрасывании (подъеме) одного из крыльев тектонического разрыва. Детальный анализ условий возбуждения цунами показал, что максимальная амплитуда волн цунами возникает в том случае, когда смещения пород происходят на глубине примерно 10 км, а если гипоцентр расположен глубже, амплитуда постепенно уменьшается.

Над местом тектонического смещения океанского дна в поверхностном слое воды возникает водяной холм, который, оседая, образует волны, расходящиеся, как от брошенного в воду камня, во все стороны. В открытом океане эти волны имеют очень большую длину: расстояние между двумя гребнями достигает 100–150 км. А вот высота у них небольшая, всего несколько метров, очень редко — десятки метров.

Итак, резкое, почти мгновенное смещение дна вызывает одновременный подъем всей толщи океанской воды и волны на поверхности, расходящиеся в стороны со скоростью до 600–800 км/ч. Чем больше глубина океана, тем выше скорость волн, которая примерно пропорциональна квадратному корню из глубины. Находясь в открытом океане на корабле или яхте, очень длинную поверхностную волну можно и не заметить. Но ситуация меняется, когда такая волна приближается к отмелому берегу с широким и пологим подводным склоном.

Дело в том, что колоссальная энергия волны перераспределяется, так как трение воды о дно замедляет движение нижней части водяной толщи, в то время как ее верхняя часть перемещается с большей скоростью. Этот процесс начинает развиваться, когда глубина достигает примерно половины длины волны. При приближении к берегу уменьшается как скорость движения волны, так и ее длина. Например, при глубинах около 1 км скорость волны составляет 350–360 км/ч, а при глубине 50 м — менее 100 км/ч.

Когда нижняя часть волны начинает тормозиться, волна “вырастает”, увеличивая свою высоту, и вся ее энергия сосредоточивается на относительно узком фронте. На гребне растущей волны появляется белый бурун, и она приобретает асимметричную форму: внутренняя сторона вогнутая и крутая, а внешняя, обращенная в сторону океана, — более пологая.

У волны цунами гребень венчается гигантским буруном, а сама она, высотой 5, 10 или 30 м, всей массой гигантской водяной стены обрушивается на берег, и бурлящая вода стремительно мчится вперед, сметая все на своем пути. Если волна входит в узкий залив, то ее высота возрастает в несколько раз, образуя водяной вал (его называют “бор”), удар которого о берег подобен залпу сотен орудий. Постепенно сила волны иссякает, и вода начинает свой обратный бег к океану, увлекая за собой любые плавающие предметы, автомобили, животных и людей.

В случае недавней катастрофы, начавшейся утром 26 декабря 2004 года в 7 часов 58 минут 53 секунды по местному времени в Индийском океане у берегов Индонезии и Таиланда, эпицентр первого землетрясения находился вблизи северной оконечности острова Суматра, в точке с координатами 3°30’ северной широты и 95°87’ восточной долготы. В геологическом плане в этом районе проходит граница между двумя литосферными плитами — крупными блоками земной коры. При этом происходит погружение, пододвигание (субдукция) океанической Индийской плиты под более восточную континентальную плиту. Глубоководный желоб, протягивающийся параллельно Суматре, представляет собой след такого погружения.

Гипоцентр первого толчка землетрясения был неглубоким, как говорят, мелкофокусным и находился на глубине около 30 км. Резкое, почти мгновенное смещение океанской плиты на десятки метров вызвало деформацию в поверхности океанского дна, которая и спровоцировала возникновение цунами, сразу же обрушившегося на острова Суматра и Ява. Примерно через 10–20 минут волна достигла Андаманских и Никобарских островов, а затем западных берегов Таиланда и курортного острова Пхукет.

Больше времени, почти два часа, понадобилось цунами, чтобы ударить по Шри-Ланке (бывший остров Цейлон), восточному побережью Индии, Бангладеш и Мальдивским островам. На Мальдивах высота волны не превышала двух метров, но сами острова поднимаются над поверхностью океана не больше, чем на метр-полтора, поэтому две трети территории Мале — столицы островного государства — оказались под водой. Однако в целом Мальдивские острова пострадали не слишком сильно, поскольку окружены постройками коралловых рифов, которые приняли на себя удары волн и погасили их энергию, обеспечив тем самым пассивную защиту от цунами. Через шесть часов волна дошла до восточного побережья Африки.