Цунами (яп. 津波, в переводе с японского — «волна в гавани») — это длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое, смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. В момент смещения, направленного вверх на поверхности воды образуется горб высотой до 5 м. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из за сильных землетрясений (более 7 баллов), В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана.
В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью , где g - ускорение свободного падения, а H глубина океана (так называемое приближение мелкой воды, когда длина волны существенно больше глубины). При средней глубине 4000 метров скорость распространения получается 200 м/с или 720 км/час. В открытом океане высота волны редко превышает один метр, а длина волны (расстояние между гребнями) достигает 500—1000 километров, и поэтому не опасны для судоходства. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается. У берега высота цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30—40 метров, образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, т.к. волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа. Именно поэтому не стоит возвращаться на берег после ухода очередной волны, а стоит выждать несколько часов.
Причины образования цунами
Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой образуется вертикальная подвижка дна: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, — среднему уровню моря, — и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции.
Оползни. Цунами такого типа возникают часто (около 7 % всех цунами). 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 900 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 500 м. Подобного рода случаи весьма редки и, конечно, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.
Вулканические извержения (около 5 % всех цунами). Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материал или даже кальдеру в результате чего возникает длинная волна. Классический пример — цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 тысяч человек.
Человеческая деятельность. В наш век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать по своему произволу сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 году США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра ещё достигала 1,8 м. Но для дальнего распространения волны нужно вытеснить или поглотить некоторый объём воды, и цунами от подводных оползней и взрывов всегда несут локальный характер.
Тем не менее, если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, то не будет никаких теоретических препятствий к возникновению телецунами (например, сделав подобное в собственных территориальных водах в районе Камчатки, можно залить Гавайи и Калифорнию). В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.
Падение метеорита или астероида может вызвать огромное цунами, так как, имея огромную скорость падения, данные тела имеют также колоссальную кинетическую энергию, которая будет передана воде, следствием чего и будет волна. Так, падение метеорита 65 млн лет назад тоже вызвало цунами, отложения которого найдены на территории штата Техас (о чём говорилось в фильме National Geographic).
Ветер может вызывать большие волны (примерно до 20 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образования метео-цунами при резком изменении давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется Риссага (en:Rissaga).
Почему цунами часто приводит к большим жертвам?
Может быть непонятным, почему цунами высотой несколько метров оказалось катастрофическим, в то время, как волны той же высоты, возникшие во время шторма, к жертвам и разрушениям не приводят? Можно назвать несколько факторов, которые приводят к катастрофическим последствием:
Высота волны у берега в случае цунами, вообще говоря, не является определяющим фактором. В зависимости от конфигурации дна возле берега, явление цунами может пройти вовсе без волны, в обычном понимании, а как серия стремительных приливов и отливов, что также может привести к жертвам и разрушениям.
Во время шторма в движение приходит лишь приповерхностный слой воды, во время цунами - вся толща. И на берег при цунами выплёскиваются намного большие массы воды.
Скорость волн цунами, даже у берега, превышает скорость ветровых волн. Кинетическая энергия у волн цунами больше.
Цунами, как правило, порождает не одну, а несколько волн. Первая волна, не обязательно самая большая, смачивает поверхность, уменьшая сопротивление для последующих волн.
При шторме волнение нарастает постепенно, люди обычно успевают отойти на безопасное расстояние до прихода больших волн. Цунами приходит внезапно.
Сила цунами может возрасти в гавани - там, где ветровые волны ослабляются, а следовательно, жилые постройки могут стоять у самого берега.
Отсутствие у населения элементарных знаний о возможной опасности. Так, во время цунами 2004 года, когда море отступило от берега, многие местные жители оставались на берегу - из любопытства или из желания собрать не успевшую уйти рыбу. Кроме того, после первой волны многие возвращались в свои дома - оценить ущерб, или пытаться найти близких, не зная о последующих волнах.
Система оповещения о цунами, хоть и существует в природе, есть не везде, и работает не всегда.