Что такое цунами: очень длинные волны от внезапного толчка океана и их путь к берегу

Короткий ответ: цепочка волн от внезапного толчка

NOAA определяет цунами как серию очень длинных волн, вызванную крупным и внезапным смещением океана. Самая частая причина — землетрясение на дне или рядом с ним: когда дно поднимается или опускается, вместе с ним движется вода над ним, и пока вода колеблется вверх и вниз, стремясь восстановить равновесие, цунами расходится во все стороны. Из событий Глобальной базы данных об исторических цунами 88 процентов вызвали землетрясения или оползни, которые они спровоцировали.

Не всякое землетрясение его вызывает. Большинство цунами рождается при землетрясениях магнитудой выше 7,0 под океаном или совсем рядом с ним, обычно в зонах субдукции, где одна плита уходит под другую, и на глубине менее 100 км. Чтобы вызвать опасное цунами на дальних берегах, землетрясение, как правило, должно превышать магнитуду 8,0. Около 10–15 процентов разрушительных цунами вызывают сдвиговые землетрясения, когда земля движется в горизонтальном направлении; такие цунами обычно затрагивают лишь берега вблизи источника.

Море могут толкнуть и другие причины. Подводные или прибрежные оползни способны отправить волны на берег в течение нескольких минут. Вулканическая активность вызвала цунами у Кракатау в 1883 году, когда волны высотой до 135 футов (около 41 м) убили более 34 000 человек. Быстро движущиеся штормовые системы создают небольшие «метеоцунами», а крупный астероид или комета, упавшие в океан, тоже могли бы. Называть цунами «приливной волной» неверно: приливы вызваны притяжением Солнца и Луны и не имеют к цунами отношения.

[1]

Как быстро и как высоко идёт цунами?

Скорость цунами зависит только от глубины воды, а не от того, как далеко оно ушло: скорость равна корню квадратному из ускорения свободного падения, умноженного на глубину. При глубине 4 000 м это корень из 9,8 × 4 000, около 200 м/с, или 700 км/ч; NOAA для 15 000 футов называет около 475 миль/ч, то есть примерно 765 км/ч. В глубоком океане цунами могут двигаться быстрее 800 км/ч, как реактивный самолёт, и пересекать целый океан меньше чем за сутки. От Алеутских островов до Гавайев — около пяти часов.

В глубокой воде волна почти незаметна: длина волны, расстояние между гребнями, может достигать сотен километров, а высота редко превышает метр, поэтому суда в открытом море не замечают, что под ними прошло цунами. У ветровых волн длина 90–180 метров, а период 5–20 секунд; у цунами период от 5 минут до 2 часов, и оно приводит в движение весь столб воды от поверхности до дна, а не только поверхность.

У суши вода мелеет, фронт замедляется до 30–50 км/ч, длина волны сокращается, а высота растёт. Большинство цунами при ударе о берег ниже 3 м, но в крайних случаях они могут превысить 30 м. Большое цунами способно затопить низменности больше чем на 1,6 км вглубь суши. На берегу оно редко похоже на высокую обрушивающуюся волну. NOAA пишет, что оно может выглядеть как быстро растущее наводнение или стена воды, а иногда море сначала отступает так далеко, что обнажаются дно, рифы и рыба, как при очень сильном отливе.

Великие цунами в цифрах

26 декабря 2004 года землетрясение магнитудой 9,1 у северного побережья Суматры вызвало самое смертоносное цунами в истории. Последствия ощутили в 15 странах Юго-Восточной и Южной Азии и Восточной и Южной Африки: погибли около 230 000 человек, 1,7 миллиона остались без жилья. На побережье Суматры волны достигали около 167 футов (примерно 51 м) и заходили в глубь суши на расстояние до 3 миль (около 5 км). NOAA отмечает, что масштаб потерь отчасти объясняется отсутствием в то время официальной системы предупреждения о цунами в Индийском океане. На фотографии в начале руководства — то самое цунами, приходящее в Ао Нанг в Таиланде.

11 марта 2011 года землетрясение магнитудой 9,1 у острова Хонсю в Японии вызвало цунами высотой около 128 футов (примерно 39 м), которое зашло в глубь суши почти на 5 миль (около 8 км). Более 500 000 человек остались без жилья, а большинство из 18 457 погибших стали жертвами именно цунами. Вне Японии благодаря предупреждениям и эвакуации человеческих потерь почти не было, хотя в США ущерб составил более 91 миллиона долларов и погиб один человек.

Где они происходят? Из 754 подтверждённых событий между 1900 и 2015 годами около 78 процентов пришлись на Тихий океан, на геологически активный Тихоокеанский огненный пояс, а около 21 процента всех цунами с 1900 года возникли у берегов Японии. Цунами, причиняющие ущерб или гибель людей рядом с источником, случаются примерно дважды в год; те, что наносят ущерб на дальних берегах, дальше 1 000 км, — примерно дважды за десятилетие. Сезона цунами нет: оно может случиться в любое время года и при любой погоде.

Как обнаруживают цунами и какие есть естественные признаки

NOAA держит два центра предупреждения о цунами, которые работают круглосуточно. Первый признак возможного цунами обычно — землетрясение, а сейсмические волны идут примерно в 100 раз быстрее цунами, так что центры знают место, глубину и магнитуду толчка до того, как придёт вода. Затем они проверяют данные об уровне воды, прежде всего с систем DART: на дне закреплён регистратор давления, который чувствует проходящую волну, и по акустическому каналу он связан с поверхностным буем, передающим данные через спутник. В 2016 году у США было 39 таких систем в Тихом и Атлантическом океанах и Карибском море.

Трудность — вблизи источника. Местное цунами может дойти до берега меньше чем за час, а цунами от оползня — за считаные минуты, так что на подробный официальный прогноз времени может не быть. Поэтому Ready.gov советует жителям побережья знать естественные признаки: землетрясение, громкий гул с океана и необычное поведение воды — внезапный подъём или стена воды либо внезапный отток, обнажающий дно.

Официальный совет краток. Если землетрясение произошло в зоне цунами, сначала защитите себя: упасть, укрыться и держаться. Когда толчки прекратятся, при естественных признаках или официальном предупреждении немедленно идите на возвышенность как можно дальше вглубь суши и не ждите ни сирены, ни приказа. Ready.gov рекомендует убежища не ниже 100 футов (30 м) над уровнем моря или не ближе одной мили (1,6 км) от берега и отмечает, что маршруты эвакуации часто помечены знаком с волной и стрелкой в сторону возвышенности. Слушайте местные власти и не возвращайтесь, пока они не скажут, что это безопасно: волны продолжают приходить; избегайте паводковой воды, под которой могут скрываться обломки и электрическая опасность.

Как это показывает VJOURNAL SMART BOOK

Глава «Землетрясения» бесплатного SMART BOOK «Всё обо всём», том II, на VITON13 SCHOOL заканчивается эпизодом «Волна, пересекающая океан». Там вы встретите правило с квадратным корнем из этого руководства с разобранным примером для океана глубиной 4 000 метров и официальный совет сразу уходить на возвышенность, если у моря сильно трясёт землю.

Предыдущие эпизоды главы показывают, что поднимает дно: живая 3D-картинка с двумя плитами и разломом, который заклинивает и срывается, и песочница, где можно выбрать магнитуду и сравнить её со шкалой. Главу завершают викторина из трёх вопросов и источники, которые можно открыть.

[2][3]

• Глава SMART BOOK: Землетрясения ↗

Простыми словами

Надавите на один край ванны, полной воды: вдоль ванны побежит длинная пологая волна. Цунами — то же самое в масштабе планеты: дно поднимается, весь столб воды над ним получает толчок, и цепочка длинных пологих волн расходится во все стороны. В открытом море она мягкая; у берега, где мелко, та же энергия сжимается в более высокую и медленную стену.

Связанные уроки

• Почему происходят землетрясения: движение плит, заклинившие разломы и резкий толчок ↗