Игорь Резанов - Великие катастрофы в истории Земли
Образование зон пониженного давления происходит на тропическом фронте — пограничной зоне между пассатами северного и южного полушарий или между пассатами и муссонами. В начальные стадии тропические циклоны — области пониженного давления. Только часть из них впоследствии развивается в циклон с ураганной силой ветра. Когда различия в плотностях воздуха невелики, возникает обыкновенный ветер, но чем больше эти различия, тем он сильнее. Таким образом, тайфун (ураган) — это всегда бурное заполнение зоны низкого атмосферного давления. Восходящие потоки воздуха в зоне пониженного давления приводят к конденсации значительных масс водяного пара, выделению огромного количества тепла, что в свою очередь усиливает восходящие движения.
В центре циклона возникает относительно устойчивая зона полного спокойствия, перемещающаяся над поверхностью Земли. Она находится в центре вращающихся вокруг нее сокрушительных ветров и называется «глаз». Точное предсказание пути циклона является трудной проблемой. Обычно он движется по кривой, напоминающей параболу, со скоростью 15–20 км/ч. Но нередко, обманывая все прогнозы и расчеты, он останавливается на одном месте или перемещается с очень большой скоростью. Наличие устойчивой зоны пониженного давления («глаза» тайфуна) приводит к тому, что уровень моря в этой части повышается. Окружающая часть моря оказывается под большим давлением атмосферы, и море как бы всасывается в эту зону. В результате возникают гигантские волны, по размерам напоминающие волны цунами.
У мыса Доброй Надежды во время урагана в 1922 г. были зарегистрированы волны высотой до 30 м, а в Тихом океане — 36–37 м. Особенно значительны волны при совпадении штормовых и обычных астрономических приливов под действием Луны и Солнца. Именно такой штормовой прилив в результате урагана, совпавший по времени с обычным приливом, вызвал в 1876 г. гигантское наводнение на побережье Бенгальского залива, во время которого вода поднялась на 12–13 м. Утонуло 100 тыс. человек и столько же погибло от последовавшей эпидемии. В 1737 г. на том же побережье Бенгалии при наводнении погибло 300 тыс. человек.
«Глаз» тайфуна обычно имеет форму круга со средним диаметром 8—15 км, а в некоторых случаях достигает исключительных размеров. Так, например, у тайфуна Кармен (1960) диаметром 1500 км и высотой 15 км был «глаз» эллиптической формы в поперечнике 320 км. Скорость ветра в тропическом циклоне до 400 км/ч. При этом воздух приобретает необычную плотность. По выражению капитана одного из кораблей, попавших в тайфун, на нос его судна обрушился ветер, «сделанный из металла».
Тайфуны обычно сопровождаются ливневыми дождями чрезвычайной силы. Интенсивность ливней иногда приводит даже к изменению солености морской воды вокруг островов. При урагане в 1906 г. на острове Ямайка за четверо суток выпало 2,43 м воды, в Техасе — 0,58 м в одни сутки (для сравнения укажем, что среднее количество осадков в Москве составляет 0,5–0,7 м в год). Такие дожди могут вызвать чудовищные наводнения. В 1899 г. на маленький остров Пуэрто-Рико, имеющий примерно 90 км в длину и 50 км в ширину, в результате урагана обрушился ливень общим весом 2600 млн. т.
Имеются данные, позволяющие считать, что пониженное давление в центре тайфуна и сопровождающие его мощные атмосферные явления способствуют возникновению землетрясений, если земная кора находится в состоянии неустойчивого равновесия. Было подсчитано, что падение барометра на 50 мм рт. ст. уменьшает давление, оказываемое атмосферой на квадратную милю (2,6 км2) поверхности, на 2 млн. т. Во время тропических циклонов перепад давлений достигает 80 мм рт. ст. и более.
Менее известны, но также иногда разрушительны смерчи. Их порождают вихревые образования в облаках, являющиеся маленькими ураганами. Смерч как бы свешивается из материнского облака в виде гигантской вращающейся воронки. Там, где ее конец касается земли, начинается что-то ужасное.
Во внутренней полости смерча давление всегда понижено, поэтому туда засасываются любые предметы. Смерч, разыгравшийся однажды в Канаде, понизил уровень озера на 60 см. Удалось подсчитать, что он засосал более полумиллиона тонн воды.
Московский смерч 1904 г. начал действовать в Люблине, затем в Симоновом монастыре, Рогожском районе, Лефортове, где была уничтожена роща вековых деревьев. В Сокольниках он прорубил просеку шириной в 400 шагов. Вторая смерчевая воронка прошла через Грайвороново, Карачарово, Измайлово и Черкизово. Возле Мытищ мальчик был поднят в воздух и живым приземлился в Сокольниках. Тогда же 100-метровый перелет совершил один московский городовой.
Среди многочисленных американских смерчей самый мощный из известных Ирвингский. Он скрутил в аккуратный сверток железнодорожный мост длиной 75 м и утопил его в реке, затем перенес церковь в городе Доусон-Миллз. Она поднялась, пролетела четыре метра и еще метра два ползла по земле, вырыв глубокую яму.
Самые большие разрушения приносят так называемые расплывчатые смерчи, имеющие подчас гигантские размеры. Их часто принимают за катящиеся по земле тучи. Ширина смерча Мэттун, промчавшегося в мае 1917 г. по штатам Иллинойс и Индиана, равнялась 500 км, тогда как диаметр обычных смерчей колеблется от сотни метров до нескольких километров. Но еще более опасны группы смерчей, могущие поднять в воздух целые поселки.
Максимальная сила геологической катастрофы
Мы рассказали о некоторых самых значительных катастрофических явлениях на нашей планете. Естественно возникают вопросы, какой максимальной силы возможна на Земле природная катастрофа и какое из явлений (тайфун, землетрясение, вулканический взрыв, падение метеорита) способно вызвать наибольшие разрушения.
Выше подчеркивалось, что число жертв геологической катастрофы далеко не всегда говорит о ее силе. Извержение Безымянного было сильнейшим в нашем веке, однако произошло оно в безлюдной местности. Такие землетрясения, как Ашхабадское, происходят на земном шаре по нескольку десятков в год, но для нашей страны оно явилось самой крупной природной катастрофой, так как произошло под многонаселенным городом.
Наиболее объективный способ сравнения природных катастроф — путем оценки их по размерам площади разрушения (опустошения). Есть еще одна возможность сопоставления — это определение энергии процесса в эпицентре.
Силу землетрясения обычно измеряют в баллах. В СССР принята 12-балльная шкала. Но сила землетрясения на поверхности Земли еще не говорит точно о величине той энергии, которая выделилась под землей. Если очаг землетрясения расположен глубоко, то землетрясение с большей энергией может проявиться на поверхности слабее, чем в случае менее энергетически сильного толчка, происшедшего вблизи земной поверхности. Для сравнения землетрясения по энергии сейсмологи пользуются магнитудой, представляющей логарифм отношения амплитуды колебания самописца сейсмографа к амплитуде эталонного землетрясения. Если магнитуды двух землетрясений различаются на единицу, это означает, что амплитуда колебаний одного из них больше другого в 10 раз.
С момента появления современной инструментальной сейсмологии сильнейшие в мире землетрясения отмечены 31 января 1906 г. на побережье Северного Эквадора и 2 марта 1933 г. под водой к востоку от северной части Японии. Правда, пи одна из этих грандиозных спазм Земли не вызвала разрушений и гибели людей, так как обе они произошли вдали от крупных населенных пунктов. Магнитуда этих землетрясений достигла 8,9. Ашхабадское землетрясение имело магнитуду 7,0. Следовательно, оно было в 100 раз слабее самого сильного землетрясения.
Землетрясение 1960 г. на Чилийском побережье имело магнитуду 8,5, Гоби-Алтайское — 8,6. Таким образом, оба этих землетрясения всего лишь в 2–4 раза уступали по силе максимальному из зарегистрированных на Земле пароксизмов. Возникает вопрос: а может ли произойти землетрясение значительно большей силы? Ведь геологические процессы продолжаются на Земле многие миллионы лет, а количественные данные, полученные инструментальной сейсмологией, ограничиваются всего лишь шестью-семью десятками лет.
Геофизика и геология отвечают сейчас вполне определенно, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9, на Земле произойти не могут. И вот почему. Каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, возникших вследствие смещения горных масс по разлому. Сила землетрясения и его энергия (магнитуда) определяются в первую очередь размером очага землетрясения.
Расчеты показали, что даже у слабых землетрясений, едва ощутимых человеком, площадь ожившего в земной коре разлома измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, вызывающих образование трещин в каменных зданиях, размеры очага составляют уже километры. Самые же сильные, катастрофические землетрясения имеют очаг, достигающий по протяженности 500—1000 км и уходящий на глубину до 50 км. Сравнительная характеристика слабых и сильных землетрясений, размеры очагов и величины энергии даны в табл. 3 (по Н.В. Шебалину).
