|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Цунамі. Дитяча наукова лабораторія
Довідник / Дитяча наукова лабораторія "Цунамі" - велика хвиля у гавані. Переклад з японської. Катастрофа почалася о третій годині ночі сильним поштовхом. Він тривав лише кілька секунд... Через 15 хвилин із моря почувся сильний шум. Здавалося, що море рушило на сушу. З боку коси, де знаходилися будівлі нерпичної ділянки, пролунав жахливий тріск і гуркіт... На світанку коса виглядала абсолютно чистою, тільки в одному місці виднілася якась безформна купа... Зі щоденника П. Новограбленова, першого радянського спостерігача за сейсмічними подіями на Камчатці, 1923 рік. Задовго до початку Далеко від тихоокеанських берегів, у Ленінграді, у будівлі Державного гідрологічного інституту вчені збудували новий Усть-Камчатськ. Звичайно, це була лише модель міста, але великомасштабна. У всіх подробицях на ній відтворено частину Камчатської затоки, гирло річки Камчатки, міські будівлі – цілий район площею понад 4000 км2 розмістився у невеликій лабораторії. Берег, морське дно моделі виготовлено з бетону, а суша з усіма деталями рельєфу місцевості - із пластиліну. Весь берег вчені густо посипали тирсою. У воду опустили електричні дроти. На додаток до всього десь під стелею цвіркотіла кінокамера. Що це? Чи не гра? Тоді навіщо ще під дією стисненого повітря, немов хутра величезної гармошки, опускається чи піднімається дно і в іграшковій Камчатській затоці піднімаються хвилі? Вчені вирішили повторити катастрофу, що трапилася в. 1923 року. Тоді землетрус, що трапився далеко в морі, породив високу хвилю, і вона, виплеснувшись на берег, зруйнувала місто. Камчатка, Курильські та Японські острови, Сахалін, Аляска - навіть із простого перерахування видно, найчастіше цунамі з'являються у Тихому океані. В акваторії найбільшого океану щорічно прокидаються десятки вулканів, відбуваються найсильніші землетруси і найчастіше під дном океану, де земна кора набагато тонша. Якби вдалося оголити дно Тихого океану, то можна було б нарахувати дев'ять великих зон, в яких постійно виникають розломи або спучування земної кори. Поруч із Японією дно океану відрізняється, мабуть, найбільш неспокійною вдачею. На ньому безліч розломів завдовжки сотні кілометрів. Уздовж цих то гояться, то знову відкриваються "ран" постійно зсуваються або розходяться блоки земної кори. Найбільше розломів уздовж узбережжя. Але є ще й поперечні розломи. І там, де поздовжні та поперечні розломи на земній корі перетинаються, трапляються особливо сильні підземні поштовхи. Звідти слід очікувати найвищі цунамі. Ось і на моделі сотні разів влаштовували вчені набіги цунамі на пластилінові береги. За електричними датчиками визначали коливання рівня "моря". Кордон не змитих з берега тирси вказував, куди хвиля могла піднятися, а кінозйомка фіксувала швидкість поверхневих течій. Все це разом допомогло точно відновити картину катастрофи, описаної Новограбленовим. І не тільки відновити, а й зробити важливі висновки: промислові та житлові будівлі міста, що розширюється, слід будувати в тих місцях, куди найвища хвиля не зможе піднятися. Рекомендації вчених гідрологів зараз точно виконуються. Але не кожен землетрус спричиняє цунамі. Тільки тоді, коли ділянка морського дна - своєрідний гігантський поршень - піднімає або опускає багатокілометровий стовп води, що знаходиться над ним, на поверхні океану з'являються хвилі. Таке явище можна порівняти з тим, що відбувається, якщо із дна заповненої водою ванни можна було б різко підняти або опустити пробку. На якусь мить ділянка дна ніби зникає. Стовп води, що спирається на нього, "провалюється", і на поверхні утворюється яма. В океані висота такої ями може сягати кількох сотень метрів, а висота стовпа води кілька кілометрів. Це гігантське скидання стовпа рідини і є майбутнє цунамі. При землетрусі блок земної кори може вдарити вгору. Тоді океанське дно спучується. Водяний стовп піднімається над поверхнею, що також породжує високу хвилю. Висота таких хвиль безпосередньо над осередками землетрусів сягає кількох сотень метрів. Але вже за кількасот кілометрів від епіцентру її пологий гребінь рідко перевищує висоту 2 м. Ось чому судам у відкритому морі нічим не загрожує зустріч із високою хвилею. Зовсім інша річ, коли судно потрапляє у шторм. Десятиметрові вітрові хвилі кидають його наче тріску. І ось що чудово. Вітрові хвилі коливання поверхневого шару океану. Глибше 30 м знаходиться застійна зона. Там, за словами відомого океанолога Ж. І. Кусто, справжній світ безмовності. А ось цунамі справді виправдовує свою назву високої хвилі. Двометровий горб - це лише її верхівка, підставою ж своїм хвиля спирається на океанське дно. До речі, зауважимо: вага такої хвилі становить не одну сотню мільйонів тонн. А якщо врахувати, що вона не стоїть на місці, а буквально летить океаном зі швидкістю пасажирського реактивного літака, то енергія її величезна. Підрахунки показали, щоб отримати штучне цунамі середньої потужності, потрібно на дні океану підірвати тову шашку вагою мільярд тонн! Якщо у відкритому океані велика хвиля абсолютно нешкідлива, то з наближенням до берега характер її змінюється. Через тертя частинок води про нерівність дна швидкість переміщення підошви хвилі суттєво зменшується. Біля самого берега вона росте у висоту, набуває неправильної форми і перекидає свій серповидний гребінь далеко вперед. П. Новограбленов виміряв висоту цунамі, що зруйнував Усть-Камчатськ. Водяна стіна піднялася тоді з моря вище за восьмиповерховий будинок! Висота цунамі великою мірою залежить і від зміни берега. Якщо ми знаходимося на березі затоки з вузьким входом, нам нема чого боятися. На подолання вузького проходу хвиля витратить значну частину своєї енергії. Зовсім інша справа – це відкрита, клиноподібна бухта. Тут хвиля у міру просування до вершини клину скорочується у довжину, але збільшується у висоту. З цієї причини річкові гирла, витягнуті протоки найбільш небезпечні місця. Активно боротися із грізним природним явищем природи людство не може. Поки що доводиться більше думати про захист, ніж про боротьбу. Адже силі цунамі неможливо протиставити свою силу чи розраховувати на міцність берегозахисних споруд. Навіть найдосконаліша і найміцніша дамба навряд чи витримає натиск сотень мільйонів кубометрів води. Ось чому, коли йдеться про будівництво будь-яких споруд на березі, у лабораторії створюється повна великомасштабна копія. При такому моделюванні легко імітується руйнівна хвиля та вивчаються виходи її на сушу. Але вчених цікавить модель не лише окремої, хоч і протяжної ділянки берегової зони. Ось якби вдалося створити точну модель акваторії Тихого океану з усіма островами, берегами Азії та Америки? І така модель не є фантастикою. Звичайно, її неможливо зробити з бетону та пластиліну. Всі геометричні розміри континентів, фронт руху хвилі, її швидкість та енергію, глибини океану в різних точках та багато іншого можна ввести в пам'ять швидкодіючої ЕОМ. І комп'ютер вирішить, де слід чекати найвищу хвилю, коли. Така робота вже була зроблена для цунамі, що накрила японський порт Ніігату в І964 році, у Ленінградському гідрометеорологічному інституті та в Стандфордському університеті (США). Результати обчислень з математичних моделей порівняли на симпозіумі з проблем цунамі в Гонолулу, який нещодавно пройшов. Радянські та американські математичні моделі майже збіглися. Це лише окремий випадок активної співпраці двох країн. Більше двадцяти років на тихоокеанських берегах СРСР, Японії та США діє широка мережа пов'язаних між собою берегових станцій. Вчені постійно обмінюються інформацією, ведуть пошуки більш ефективних способів виявлення великої хвилі, щоб якнайшвидше сповіщати населення прибережних районів про небезпеку, що насувається. Ось уже третій рік поспіль здійснює рейси далекосхідними морями радянське судно "Валер'ян Уриваєв", з борту якого в океані встановлюються нові радянські наукові прилади. Вивчення грізного природного явища природи продовжується, і, як бачите, у кількох напрямках. Перед вами розріз океану. Чуйні прилади встановлені на березі, на островах, надводних та підводних буйкових станціях. Одні ведуть спостереження за сейсмічною діяльністю земної кори, за швидкістю поширення пружних коливань встановлюють епіцентр землетрусу. Датчики коливання рівня океану відокремлюють хвилі цунамі від вітрових і приливних, встановлюють появу перших великих хвиль. Лазерні далекоміри на супутниках не тільки фіксують епіцентр, спучування або провал рівня океану в момент землетрусу, а й визначають напрямок та швидкість переміщення цунамі. Таку широку мережу приладів, що реєструють, припускають встановити в найбільш цунамінебезпечних точках Тихого океану.
Увага - небезпека! У Далекосхідному гідрометеорологічному інституті працює відділ цунамі. Його завдання - створити нову автоматизовану службу оповіщення населення прибережних зон про небезпеку, що насувається. Біля берегів Камчатки, Курильської гряди та Сахаліну, а також далеко в океані, безпосередньо в зоні можливих землетрусів, вчені встановлюють безліч приладів та датчиків. Насамперед чуйні прилади – сейсмографи – ведуть спостереження за сейсмічною діяльністю Землі. Вони вловлюють пружні хвилі, якими визначаються координати епіцентру в енергія підводного землетрусу. Якщо енергія велика, а епіцентр знаходиться в районі, звідки найчастіше з'являються високі хвилі, то сигнал попередження лініями провідного та радіозв'язку передається на гідрометеорологічні станції, що ведуть спостереження за рівнем моря. Отримавши сигнал, спостерігачі стежать за показаннями самописних рівнемірів, намагаються зареєструвати перші, зазвичай, невеликі хвилі цунамі. Але виявити їх не так просто. Вітрові хвилі накочуються на берег через кожні півхвилини. Двічі на добу рівень океану піднімається під час припливів. А ось хвилі цунамі налітають на берег із інтервалом 10-150 хв. Як тоді відрізнити хвилю вітрову, приливну від цунамі? У вертикально встановленій трубі, що сполучається з морем, плаває поплавець. Він піднімається або опускається і надає руху перо, що записує на стрічці коливання рівня. Стовп рідини на глибині, скажімо, 10 м створює тиск, що дорівнює одній атмосфері. Але море рідко буває спокійним. Тому якщо на певній глибині встановити манометр, за його показаннями можна судити про висоту хвилі. Вітрові та приливні хвилі, накладаючись одна на одну, ніби затушовують перші, ще невисокі хвилі цунамі. Виділити їх за допомогою поплавцевих та гідростатичних приладів дуже важко. На додаток до них встановлений ще один прилад. Він отримав назву детектора хвиль цунамі.
Познайомимося із його пристроєм (див. рис.). Металева гофрована чашка під дією гідростатичного тиску 1 стискається. Два капіляри різного діаметра 2 пов'язують порожнину чашки з двома однаковими камерами 3, всередині яких встановлені також гофровані чашки, але меншого розміру. Їхні внутрішні порожнини повідомляються з вимірювальною камерою 4, розділеною мембраною на дві частини. Внутрішні порожнини трьох чашок заповнені рідиною, що не стискається. На мембрані встановлено датчик. Як реагує детектор на коливання рівня моря? Приливні хвилі лише двічі на добу накочуються на берег. Повільно змінюється рівень моря, отже, поступово наростає гідростатичний тиск там, де встановлено прилад. Металева чашка поступово стискається, витісняючи частину рідини практично без опору по капілярах у внутрішню порожнину камери вимірювальної. Тиск з обох боків мембрани однаковий, прилад мовчить. Мовчить прилад і тоді, коли на морі звичайні вітрові хвилі. Зустрічаючи в капілярах значний опір, рідина не встигає перетікати з достатньою швидкістю. На мембрану й у разі діє постійний тиск. Тільки при підході хвиль цунамі починає позначатися ефект різного опору капілярів. Капіляр більшого діаметра створює менший опір потоку рідини, і тиск з одного боку мембрани стає більшим, ніж з іншого. Мембрана прогинається, датчик автоматично включає на станції світлову та звукову сигналізацію. Так працює берегова служба оповіщення. Проте вчені інституту прагнуть підвищити ефективність системи оповіщення, виграти у цунамі якийсь час. Чуйні прилади виносяться якнайдалі від берега і кабелем або радіо зв'язуються з береговими станціями. Ціла мережа станцій вже обладнана на островах, на заякорених поплавцях – буях. У сейсмічно активних зонах на глибині 5-6 км встановлюються автоматичні сейсмографи та чутливі детектори цунамі хвиль зі струнними перетворювачами. Діють детектори, як камертони, як струни рояля, натягнуті на жорсткій рамі. Варто лише повернути ключем кілочків у будь-який бік, як висота звучання струни змінюється. На цьому принципі влаштований перетворювач. Між центром мембрани, на яку впливає вимірюваний гідростатичний тиск, і корпусом приладу натягнутий тонкий сталевий дріт - струна. Якщо океан спокійний, то струна звучить на одній частоті. Але варто тільки з'явитися хвиль, як мембрана прогинається, натяг струни зменшується. Електронний пристрій вловлює зміну висоти звучання і по дроту подає сигнал нагору, на буй. Берегові, острівні і буйкові станції - це ще не все, що матиме автоматизована служба. Для виявлення хвиль цунамі зараз проводяться експерименти з використанням лазера. Відомо, що завдяки лазеру вдалося з точністю до кількох десятків сантиметрів виміряти відстань від Землі до Місяця. А чому б не встановити на супутнику лазерний далекомір для вимірювання коливань рівня океану? Можливо, скоро з'являться супутники, які вестиму спостереження за хвилями цунамі. Окрім самого океану, про появу високих хвиль може розповісти... іоносфера. Коли під водою різко опускається чи піднімається ділянку земної кори, разом із водяним стовпом опускається чи піднімається стовп атмосферного повітря. У верхніх шарах виникають акустичні хвилі, які спотворюють радіохвилі, що відбиваються від іоносфери. Оскільки акустичні хвилі випереджають швидкість цунамі на кілька годин, вчені вважають, що іоносферний метод використовуватиметься у службі оповіщення. Інформація з усіх приладів та датчиків, встановлених на океанському дні, буйкових станціях та березі, надходитиме до єдиного центру інституту та направлятиметься до ЕОМ. Машина проведе обчислення і видасть рекомендацію: у якому районі слід очікувати найвищу хвилю і коли. У цьому районі спрацює сигналізація – люди встигнуть перейти у безпечне місце. Чи знаєте ви, що... ...Джерелом цунамі можуть бути не лише переміщення величезних земних блоків океанського дна. При виверженні Кракатау влітку 1883 небаченої сили вибух потряс землю. Острів-вулкан (його розміри були приблизно 5 на 10 їм) злетів у повітря, і води Зондського протоки обрушилися уламки породи об'ємом 20 км3. Вони й викликали гігантську хвилю, яка, щоправда, вже ослаблена, була зафіксована на берегах Франції та Англії, тобто пройшла Індійський океан, обігнула Африку і вийшла в Атлантику. ...Атмосфера також може породжувати цунамі. Варто атмосферному тиску десь над океаном знизитися всього на 1 мм, як рівень води в цьому районі підвищиться вже на 13 мм. А атмосферний тиск часом падає на багато десятків міліметрів, як це трапляється під час тайфунів. На водній поверхні створюється щось, що нагадує пагорб, який при різкому зміщенні циклону миттєво осідає і породжує хвилі. ...У липні 1958 року на березі Аляски зі схилів гори Фейруезер зійшла велика лавина, що містить масу льоду, снігу, ґрунту. Хвиля, що піднялася вслід, досягла понад 500 м у висоту. Не дивно, що вона "з головою" накрила острівець. ...Нещодавно хвилі цунамі були виявлені... на Місяці. На думку астрономів, численні кільцеподібні гірські структури, що оточують більшість місячних кратерів діаметром 200 км, можуть бути законсервованими вовками цунамі. Метеорити, що падали на поверхню Місяця, що ще не охолола, пробивали її тонку затверділу оболонку. У отвір з надр, що утворився, піднімалася розплавлена порода. Як звичайна рідина, вона утворювала хвилі, які й завмерли надовго. ...Тринадцять років тому на острові Уруп, що входить до складу Курильської гряди, жило велике стадо каланів. Після двох спустошливих набігів цунамі прибережне мілководдя було засипане камінням. Кормовий баланс тварин було порушено, і чисельність їх різко скоротилася. Але цікава закономірність. Незабаром після цунамі на тому самому острові було відмічено екологічний вибух. Урупсие стадо як швидко відновилося, а й зросла. На думку сахалінського зоолога Віктора Воронова, цунамі і руйнують та творять. Гігантським плугом піднімає велика хвиля з глибин величезну кількість поживних речовин. Хвилі переорюють і удобрюють прибережний шельф. У такому живильному "бульйоні" бурхливо розвивається фіто- та зоопланктон, ростуть косяки риб. Тому калан і вибрав місцем проживання острів, який щорічно зазнає атак цунамі. ...Розрахунковим та експериментальним шляхом вчені дійшли висновку: хвилі цунамі з віддаленням від епіцентру загасають пропорційно відстані, взятій приблизно 5/6. Коливання земної кори під океанським дном можуть викликати кілька хвиль. Яка з них найнебезпечніша - перша, друга, третя? Виявляється, цунамі чергується у своєму відносному зростанні в міру віддалення від місця, де воно виникло. Наприклад, поблизу епіцентру друга хвиля вища за першу. Але що далі джерела, то більший порядковий номер носить максимальна хвиля. ...Енергетична характеристика землетрусу - магнітуда, що вимірюється сейсмографом. Шкалу магнітуд запропонував Чарлз Ріхтер. Найпотужніший землетрус має магнітуду трохи менше 9. Сейсмологи вважають: якщо магнітуда за шкалою Ріхтера становить 7 чи більше, виникнення цунамі майже зовсім неминуче. Якщо менше, то ймовірність цунамі близька до нуля. Автор: В.Ротов
▪ За кормою, у пінному струмені ▪ З яких газів складається повітря
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Мікрочастинки у складі аерозолів посилюють дощ та вітер ▪ Емоції переконливіші за розумні докази ▪ Кишенькові інфрачервоні термометри
▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей ▪ стаття Алан Кей. Знамениті афоризми ▪ стаття Хто винайшов акордеон? Детальна відповідь ▪ стаття Ріпак. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Роз'єм USB в автомобілі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Вузол у футлярі. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page