Как образуется цунами

Цунами — это стихийное бедствие, возникающее из-за изменения рельефа океанского дна. В переводе с японского означает «волны в гавани». Сформировавшись в каком-либо месте, цунами может распространяться с большой скоростью на несколько тысяч километров. При достижении мелководья высота волны резко увеличивается, что может привести к катастрофическим последствиям для жителей прибрежных районов. Общественная служба новостей расскажет, как образуется цунами.

Что может вызвать цунами

Цунами — одно из самых разрушительных природных явлений, возникающее в результате масштабных геологических процессов.

Землетрясения

Землетрясения возникают при внезапном смещении тектонических плит вдоль разломов земной коры. Подводные землетрясения с магнитудой выше 7.0 по шкале Рихтера чаще всего становятся причиной цунами. Вертикальное движение участков дна океана приводит к мгновенному изменению объёма водной массы. Если смещение происходит вверх, над разломом формируется выпуклость воды, которая под действием гравитации стремится вернуться в равновесное состояние, создавая серию волн.

Подводные оползни и обвалы

Крупные подводные оползни возникают из-за накопления осадочных пород на краях континентальных шельфов или склонах подводных вулканов. Смещение масс грунта под водой генерирует импульс, передающийся толще океана. Объём перемещающихся пород может достигать сотен кубических километров, что провоцирует локальные, но высокоэнергетические волны. Такие цунами часто имеют ограниченный радиус воздействия, но исключительно разрушительны вблизи эпицентра.

Вулканическая активность

Извержения подводных или островных вулканов также вызывают цунами. Обрушение кальдеры (прогибание магматической камеры) приводит к резкому опусканию дна, что вытесняет огромную массу воды. Пирокластические потоки, состоящие из раскалённых газов и пепла, при попадании в океан мгновенно испаряют большие объёмы воды, создавая ударную волну.

Падение небесных тел

Удар крупного метеорита или астероида сопровождается выделением колоссальной кинетической энергии. Образующаяся ударная воронка и последующее заполнение её водой формируют циркулярные волны, расходящиеся от эпицентра. Такие события крайне редки, но теоретически способны генерировать мегацунами высотой в сотни метров, как это произошло, предположительно, при формировании кратера Чикшулуб около 65 миллионов лет назад.

Механизм формирования волны цунами

Формирования цунами проходит в несколько этапов.

Генерация первичного волнового импульса

Смещение дна океана при землетрясении или оползне происходит за время от нескольких секунд до минуты. За это время над зоной деформации формируется область повышенного или пониженного давления воды. Размеры этой области зависят от масштаба события: при землетрясении магнитудой 9.0 длина разлома может превышать 1000 км, а вертикальное смещение — 10 метров. Вода начинает сильно колебаться, создавая гравитационную волну.

Передача энергии водной толще

Первичный импульс распространяется вверх от дна к поверхности океана. Поскольку вода практически несжимаема, энергия передаётся без значительных потерь. На глубине волна цунами имеет длину до нескольких сотен километров и высоту менее метра, что делает её незаметной в открытом океане.

Формирование серии волн

Цунами редко представляет собой одиночную волну. После основного импульса возникают вторичные колебания, связанные с резонансом водной толщи. Эти волны следуют друг за другом с интервалом от 10 минут до 2 часов. Их количество зависит от продолжительности и сложности исходного геологического события. Энергия распределяется между волнами неравномерно: часто вторая или третья волна оказывается наиболее разрушительной.

Распространение цунами в океане

Цунами, возникнув в одной точке океана, способно преодолевать огромные расстояния, сохраняя свою разрушительную энергию.

Особенности движения волны в глубоководных зонах

В открытом океане цунами характеризуется малой амплитудой (до 1 метра) и большой длиной волны (до 200 км). Это позволяет ей преодолевать тысячи километров с минимальным рассеиванием энергии. Волна затрагивает всю толщу воды от дна до поверхности, что отличает её от ветровых волн, воздействующих лишь на верхние слои. На данном этапе цунами почти не обнаруживается без специального оборудования.

Влияние рельефа дна

Подводные хребты, котловины и континентальные шельфы меняют направление и скорость волны. При приближении к мелководным участкам фронт волны замедляется, а её высота увеличивается из-за эффекта «сжатия» вертикального столба воды.

Рефракция и дифракция волн

Рефракция — искривление фронта волны из-за неравномерного изменения глубины вдоль её пути — приводит к перераспределению энергии. Участки цунами, попадающие на мелководье раньше, замедляются, что разворачивает волну параллельно береговой линии. Дифракция позволяет цунами огибать подводные препятствия, такие как острова, и проникать в бухты, которые кажутся защищёнными.

Взаимодействие с приливными явлениями и штормовыми волнами

Цунами, совпадающее по времени с приливом, может привести к катастрофическому повышению уровня воды. Напротив, отлив временно снижает высоту волны у берега. При наложении на штормовые волны возникает интерференция: в одних районах высота воды суммируется, в других — гасится. Такие эффекты затрудняют прогнозирование воздействия цунами на конкретные участки побережья.

Выход цунами на сушу

Когда цунами достигает берега, волна замедляется, но ее высота резко увеличивается, что приводит к затоплению прибрежных территорий.

Уменьшение скорости и рост высоты волны у берега

Приближаясь к берегу, цунами теряет скорость из-за трения о дно, но компенсирует это ростом высоты. На мелководье задняя часть волны, движущаяся быстрее, «набегает» на переднюю, создавая крутой водяной вал. В зависимости от рельефа дна высота цунами перед выходом на сушу может составлять от 3 до 30 метров.

Затопление прибрежной зоны

Первая фаза воздействия — внезапный отлив воды, обнажающий дно на сотни метров. Затем приходит основная волна, которая затапливает низменности на несколько километров вглубь материка. Сила потока достаточна для разрушения капитальных построек: давление воды достигает нескольких тонн на квадратный метр. Вторичные волны продолжают прибывать в течение нескольких часов, затрудняя эвакуацию.

Факторы, усиливающие разрушения

Геометрия береговой линии определяет масштаб бедствия. Узкие заливы и бухты фокусируют энергию волны, увеличивая её высоту (эффект воронки). Отсутствие естественных барьеров — рифов, мангровых лесов — делает побережье уязвимым. Города, расположенные в дельтах рек или на искусственно намытых территориях, подвергаются особому риску из-за рыхлого грунта, усиливающего размывание.

Отступание волны

После затопления, вода начинает возвращаться в океан. Этот обратный поток не менее опасен, чем наступление волны, так как создаются мощные придонные течения.

Читайте также по теме:

Почему небо голубое

Почему вода в море соленая

Что такое экосистема

 Как образуется радуга

Почему сменяются времена года