Знаете ли вы, что в открытом океане цунами безвредны? Вы задумывались почему? Мы расскажем вам обо всех секретах этих волн.
В последние годы мы часто слышали в СМИ о цунами, особенно после произошедшего цунами в Индийском океане в 2004 году и совсем недавней трагедии в Японии в 2011 году, которое также стало причиной аварии на АЭС Фукусима. В общем, мы знаем, что цунами возникают благодаря землетрясениям в море. Но, как? Мы также знаем, что они опасны, когда они приближаются побережье, но в открытом море они безвредны? И почему именно у берега цунами становятся разрушительными? В этой статье мы ответим на все эти вопросы.
Как формируются цунами
Цунами — волна (волны), которая (ые) распространяется в море и вызвана (ы) подводным землетрясением, сдвигом земли, извержением вулкана или падением метеорита в открытом океане. Поскольку первая причина намного чаще служит появлению цунами, поэтому мы сосредоточимся именно на ней. Подавляющее большинство землетрясений происходит случайно. Разломы в земной коре происходят в результате накопления огромной силы, которая вырывается наружу на морском дне.
Это происходит, когда две части земной коры воздействуют друг на друга. Это скольжение может быть полностью вертикальным, что буквально означает, что одна часть земной коры резко поднимается вверх, а другая опускается, полностью горизонтальным или то и другое одновременно. Основой для появления цунами является подводное землетрясение, когда происходит вертикальное движение земной коры, если это движение полностью горизонтальное, то цунами не формируется. Движение происходит настолько быстро, что в результате этого одновременного проседания и поднятия океанского дна мгновенно на поверхности океана формируется «ступенька», которая и перерождается в волну или цунами. Мы все знаем, что «ступенька» в воде не стабильна, поверхность стремиться занять горизонтально положение или попросту сравняться с уровнем океана. Вода, оказавшись на высоте, начинает падать, что и порождает серию волн, которые распространяются во всех направлениях от источника землетрясения: цунами.
Как распространяется цунами
Характерной особенностью цунами является ее длина волны, т.е. расстояние между двумя соседними волнами, как правило, она составляет 10-100 км. Чем больше глубина в месте формирования цунами, тем «длиннее волны». Да, и вот еще, есть свойство длинных волн: скорость распространения растет пропорционально квадратному корню глубины (формула Лагранжа). Например, если глубина в эпицентре цунами составляла 4 км, то волна движется со скоростью 700 км/ч, т.е. с той же скоростью что и реактивный самолет. По мере приближения волны к берегу, скорость падает, но зато вырастает высота волны. Вывод: цунами безвредны в открытом океане, но движутся на высокой скорости, пересекая океан в считанные часы.
Фото. Расчеты скорости волны при цунами
Когда они прибывают к побережью...
Когда цунами приближаются к побережью, они снижают свою скорость, как было написано выше, поскольку глубина уменьшается. Например, глубина до 30 метров, скорость волны будет всего 60 км/ч. Благодаря закону сохранения энергии скорость волны уменьшается, но высота возрастает. Длина волны также уменьшается, чем выше волна, тем меньше расстояние до соседней волны. Волна может «ломаться» если ее высота превышает предел. Если берег будет иметь очень пологий склон, цунами проявится как «быстрый прилив», когда уровень моря поднимется очень быстро: менее чем за 10 минут. Иногда, если склон волны очень велик, цунами ведет себя как «стена воды», движется под углом 45 ° с землей. Это очень разрушительно, но происходит реже.
Имитация цунами
В конце концов, можно смоделировать цунами на компьютере, решив уравнения, которые описывают динамику жидкостей. Было проведено моделирование, с целью изучения возможности цунами разрушить древний город Тартесс, который в настоящее время находится в топях Гвадалквивира (Испания), или существуют другие причины для появления воды в этом регионе и уничтожении египетской армии. Ответы были опубликованных в научных журналах «Journal of Marine Systems» и «Marine Science and Engineering», оба отрицательные.
Статья написана при сотрудничестве с Севильским университетом.
