10.4: Цунамі

Last updated
Save as PDF

Page ID: 36970

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цунамі маячать великі в популярній культурі, але існує ряд помилок щодо цих великих хвиль. По-перше, цунамі не мають нічого спільного з припливами, тому неправильно називати їх «приливними хвилями». Існують актуальні приливні хвилі (див. Розділ 11.1), але вони не пов'язані з цунамі. По-друге, гігантська завивка, яка вище хмарочосів і руйнує міста в науково-фантастичних фільмах, також є вигадкою, оскільки цунамі не поводяться так, як описано нижче.

Цунамі - це великі хвилі, які зазвичай є результатом сейсмічної активності, таких як підйом або падіння морського дна через землетруси, хоча вулканічна активність та зсуви також можуть спричинити цунамі у вигляді хвиль сплеску (див. Розділ 10.1). У міру того, як морське дно піднімається або падає, так само і товща води над ним, створюючи хвилі. Тільки вертикальні сейсмічні збудження викликають цунамі, а не горизонтальні рухи. Ці вертикальні рухи морського дна зазвичай мають висоту менше 10 м, тому отримана хвиля буде рівної або меншої висоти в морі. У той час як цунамі мають порівняно невелику висоту в точці походження, вони мають дуже довгі довжини хвиль (100-200 км). Через довгу довжину хвилі вони поводяться як мілководні хвилі по всьому океану; глибина океану завжди менше половини їх довжини хвилі. Як мілководні хвилі, їх швидкість залежить від глибини води, але вони все ще можуть подорожувати зі швидкістю понад 750 км/год (рис.\(\PageIndex{1}\))!

Малюнок\(\PageIndex{1}\) Анімація поширення цунамі, створена під час землетрусу в Індонезії 2004 (NOAA Центр досліджень цунамі (NCTR) [Громадське надбання]).

Коли цунамі наближаються до суші, вони поводяться так само, як будь-яка інша хвиля; оскільки глибина стає меншою, хвилі сповільнюються, а висота хвилі починає збільшуватися. Однак, всупереч поширеній думці, цунамі не прибувають на берег, як гігантські, гребені хвилі. Оскільки їх довжина хвилі настільки довга, неможливо, щоб їх висота коли-небудь перевищувала 1/7 довжини хвилі, тому хвилі насправді не згортаються і не ламаються. Натомість вони зазвичай потрапляють на берег як раптові сплески води, що спричиняють дуже швидке підвищення рівня моря, як і величезний підйом припливу. Для проходження хвилі може знадобитися кілька хвилин, за цей час рівень моря може піднятися на 40 м вище звичайного.

Великі цунамі відбуваються кожні 2-3 роки, при цьому дуже великі, вражаючі події відбуваються кожні 15-20 років. Найбільш руйнівні цунамі з точки зору загибелі людей стали наслідком землетрусу магнітудою 9 в Індонезії в 2004 році (рис.\(\PageIndex{2}\)), який створив хвилі заввишки до 33 м і залишив близько 230 000 людей загиблими в Індонезії, Таїланді та Шрі-Ланці. У 2011 році землетрус магнітудою 9,0 в Японії спричинив цунамі висотою до 40,5 м, що призвело до загибелі понад 18 000. Цей землетрус також спричинив ядерну аварію Фукісіма, і перемістив Японію приблизно на 8 дюймів ближче до США.

\(\PageIndex{2}\)Рисунок Село на Суматрі після цунамі в Індонезії в грудні 2004 року (фото ВМС США фотографа другого класу Філіпа МакДеніела [Громадське надбання через Wikimedia Commons]).