Технологические катастрофы

В этом смысле современные ученые не так далеко ушли от Жоржа Кювье, первым сказавшего о вмешательстве катастроф в историю жизни на Земле. Многие десятилетия эти его выводы отрицались наукой, как, впрочем, отрицаем мы и сейчас его представления о многократных возникновениях животного мира, ничего общего с предшественниками не имеющего. Что делать? Видимо, последовать совету того же Гете: «Не надо застывать в сомнении, оно, напротив, должно двигать дух к дальнейшему исследованию и испытанию, и, если они проходят на более совершенной и широкой базе, — истина одержит победу». Тогда нескончаемому спору будет положен конец.

4. Современные геологические катастрофы

1. Вулканы

Если бы драматичность и зрелищность были сутью природных бедствий, то вулканические извержения стали бы их эталоном, так как нет, наверное, ничего более ужасающего и великолепного. Извержение вулкана катастрофично и потрясающе и часто влечет за собой внезапные страшные последствия. Города, цивилизации, культуры были уничтожены или совершенно изменены, а в одном случае, когда лава Везувия герметично запечатала город Помпеи, сохранились в веках.

Есть что-то примитивное и таинственное в этой бьющей вверх из недр Земли струе. На то время, пока длится извержение вулкана, мы переносимся назад, в доисторические времена, о которых сложены легенды, когда твердая почва, по которой мы ходим, была еще движущейся, аморфной массой. Да, возникновение поверхности Земли происходило поистине театральным путем.

Извержения вулканов до сегодняшних дней остаются какой-то загадкой. Вулканологи могут изучать только последствия вулканических взрывов. Причины и источники самого явления скрыты слишком глубоко в недрах Земли (возможно, в самом ее ядре), чтобы исследовать их научными способами. И так, похоже, останется на все время существования человечества на нашей планете.

И все же в данный момент мы знаем о 516 действующих вулканах больше, чем, скажем, Плиний, когда он описывал извержение Везувия в 79 году.

Во-первых, настоящий, истинный вулкан - это просто отверстие или ряд отверстий в земной коре, через которые в атмосферу выбрасывается, нередко мощно и яростно, внутренняя энергия Земли. Жерло отверстия называется кратером. Большие, с диаметром свыше 1,5 километра, более или менее округлые по форме впадины, образованные извержением вулкана или обрушением части вулканического сооружения, называются  кальдерами. Иногда в кальдерах появляются кратерные озера.

Отверстие подобно трубообразному каналу, соединяющему атмосферу с резервуаром расплавленного вещества, известного как магма. Дым, который клубится над этими отверстиями, представляет собой конденсированный пар, часто смешанный с частицами пыли, что придает ему желтую окраску. Так называемое свечение вулкана - это отражение в облаках испарений раскаленной докрасна магмы. А наблюдаемые молнии, возникающие внутри и вокруг этих клубящихся масс, - в действительности огни святого Эльма, вызванные характерным избытком статического электричества в атмосфере вблизи вулканического взрыва.

Вулканические горы, которые мы часто ошибочно называем вулканами, формируются после серии взрывов, когда выброшенное из земной коры вещество застывает вокруг отверстия. Фактически самые высокие в мире горы были образованы более миллиона лет назад путем накопления лав и вулканообломочных продуктов.

Существует три различных состояния веществ, извергаемых вулканами: жидкие (лава), твердые обломочные (пиропластические, такие, как вулканический пепел, грязь и камни) и газообразные - обычно двуокись серы из земной коры, - которые в результате извержения образуют в атмосфере смешанные формы.

И, наконец, вулканические взрывы не всегда направлены из конуса вертикально вверх, как это изображали художники-романтики в XIX веке. Наоборот, самые губительные и катастрофические взрывы происходят на склонах вулканических гор.

Вулканологам удалось составить схему главных вулканических поясов на Земле: Среднеатлантическая гряда, проходящая через Вест-Индию; каскад хребтов в Северо-Западной части Тихого океана; Гавайская гряда; безымянная цепь гор, идущая вдоль северного побережья Средиземного моря и проходящая на восток через Малую Азию в Гималаи.                           

Теория «тектоники плит» установила некоторые причины извержения вулканов. По одной теории, вулканы появляются там, где плиты раздвигаются, выпуская, таким образом, поток магмы из-под плит. Например, Средне-Атлантическая гряда идет вдоль шва, от которого плиты Евразии и Америки стали, двигаться в противоположном направлении. Здесь образовались вулканические острова -Азорские, Исландия и Тристан-да-Кунья.

Вторая причина образования вулканов, согласно этой теории, такова. Вулканы появляются там, где происходит сталкивание, надвиг, сдвиг или горизонтальное смещение плит относительно друг друга. Когда одна плита опускается под другую, она плавится и вспенивается по мере опускания в недра Земли. Одновременно расплавленные массы горных пород поднимаются на поверхность, где извергаются, образуя новые участки суши. Подобные столкновения и смещения создали острова в Карибском море, вулканы Центральной Америки и Каскадные горы.

Третий тип вулканических образований характерен для плит срединных океанических хребтов. По мнению ученого-геолога доктора Роберта Декера, происходит следующее: «Каким-то образом горячее пятно прожигает дыру в середине плиты, давая возможность расплавленным шлакам выплеснуться на поверхность. Превосходный пример такого процесса - Гавайские острова. Они находятся прямо посредине огромной плиты Тихого океана».

Вулканологи классифицировали вулканы по 4 категориям, следуя от менее разрушительных к самым разрушительным. Легендарная гора Гавайских островов Мауна-Лоа, так же как и японская Фудзияма, не будет фигурировать в данном разделе, потому что ни одна из них не имела катастрофических извержений. По крайней мере, в течение новой истории.

Гавайский тип извержения отличается относительно спокойным излиянием лавы без взрывных извержений и выброса обломочных пород.

Стромболианский тип вулканов (назван по вулкану Стромболи на Липарских островах, что к северу от Сицилии) характеризуется постоянными, но умеренными излияниями вязкой лавы, которая выбрасывается при небольших, повторяющихся взрывах.

Вулканическая категория, типичным представителем которой является Парикутин, более взрывная. Магма скапливается в верхних слоях жерла, но ее выход блокируется пробкой из затвердевшей лавы. Лава застывает у выхода между последовательными взрывами: Когда давление газообразных веществ внутри вулкана достигает критического, массы твердых осколков, обломков извергаются в (Воздух. Над кратером образуется облако водяного пара, но, в отличие от стромболианекого типа, не раскаленного.

Самым яростным и разрушительным является пелейский тип, названный так по имени его прототипа - вулкана Мон-Пеле. В этом случае происходит выброс вулканического пепла, горячих облаков газа, наполненных обломками лавовых глыб и сверхгорячего пара, которые движутся вниз по склону вулкана со скоростью хорошего урагана. Таким образом, тысячи людей оказываются застигнутыми врасплох и буквально перемалываются сверхгорячими потоками грязи, пара и расплавленных обломков, падающим вулканическим пеплом и бомбами.

Извержения вулканов нередко начинаются внезапно. В прошлом проблема состояла в том, что на предупреждающие знаки (а именно - землетрясения) не обращали внимания. Даже в наше время люди, находящиеся вблизи вулканов, игнорируют здравый смысл и предупреждения специалистов.

2. Землетрясения

Твердое основание земной поверхности, лежащее у нас под ногами, если верить признанной повсеместно теории тектонических плит, является не более чем обманом. В соответствии с этим постулатом кажущаяся твердой поверхность Земли на самом деле состоит из постоянно дрейфующих плит.

Согласно теории, в основе которой лежат открытия в области геологии, океанографии и геофизики, литосфера, или внешняя земная кора, делится на семь основных плит и двенадцать малых. Каждая из них имеет толщину примерно 100 километров и покоится на менее устойчивом и более мягком слое, который называется астеносферой. На этих плитах хаотично нагромождены континенты, толщина которых составляет 70 километров. Ученые выдвигают теорию, что причиной дрейфования плит является перераспределение тепловой энергии внутри Земли.

Во время этого процесса происходит сталкивание между собой континентов и плит, их смещение относительно друг друга. Некоторые из них расходятся. Вдоль этих границ происходят землетрясения и извержения вулканов.

Существуют две основные причины землетрясений. Одна из них отражает процессы поверхностного характера и вызывает незначительные землетрясения. Она заключается в том, что плиты, дрейфующие вдоль таких великих разломов, как Сан-Андреаса в Калифорнии и Альпийский разлом в Новой Зеландии, действуют подобно ножницам, круша и размалывая края друг друга. Еще одна причина отражает более глубокие процессы, происходящие в зонах вдоль краев смещающихся плит, где ребра этих масс земной коры погружаются в земную мантию и на глубине около 500 километров повторно всасываются, поглощаются.

Дрожание земли возникает при землетрясении вследствие столкновения этих масс или при «наезде» одной плиты на другую. При этом в земной коре возникают стрессы, напряжения и давления, которые находят свое разрешение на поверхности Земли.

Можно нарисовать такую картину. Оболочка Земли - это поверхность моря, волнующаяся от приливов и отливов. Твердый объект, натолкнувшийся на препятствие в каком-то месте под землей, вдруг став свободным, устремляется к поверхности. Там, где он появляется на поверхности, происходят процессы, аналогичные тем, что идут в центре землетрясения. Место нахождения этого прорвавшегося на поверхность объекта называется эпицентром. Круги, расходящиеся от эпицентра, точно соответствуют волновому эффекту распространения колебаний, происходящему при землетрясении.

Единственная поправка, которую может внести в этот аналог действительность, состоит в том, что землетрясения обычно имеют несколько эпицентров одновременно на протяжении всей линии разлома. Таким образом, ударная волна и ее эффект имеют сложный характер и зону действия.

Землетрясение, как правило, начинается с легкого дрожания. Вслед за этим, порой с пугающей людей скоростью, возникает серия сильных толчков, способных вызвать извержение вулкана, камнепад и разрывы земной поверхности. Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь, оползни и цунами - гигантские волны, внезапно обрушивающиеся на прибрежные зоны Азии (в остальных местах эти ужасающие стены воды называются сейсмическими волнами). И, наконец, завершающая стадия цикла землетрясения характеризуется уменьшением силы вибрации.

Когда землетрясения происходят в городской зоне, разрушения обычно бывают значительными и носят катастрофический характер. Податливые строения, возведенные на скальном основании, лучше переносят землетрясения, чем жесткие, возведенные на неустойчивой основе. Землетрясения сопровождаются величайшими трагедиями именно в последнем случае. За последние 4000 лет землетрясения и возникшие в их результате пожары, оползни, наводнения и иные последствия унесли жизни более 13 миллионов человек.

Сейсмологи научились измерять силу и разрушительную мощь землетрясения. С помощью сейсмографов они собирают информацию о скорости распространения, глубине и длительности таких процессов. Существует два типа волн, проходящих в толще Земли. П - первичные волны, имеющие компрессионный характер и распространяющиеся очень быстро. П-волны не проходят сквозь толщу воды. В - вторичные волны, являющиеся поперечными и вызывающие вибрацию земли, перпендикулярную направлению их распространения. Цунами вызываются третьим типом волн, которые называются Д (длинными) волнами, расходящимися вокруг эпицентра землетрясения.

Важно отметить, что П-волны и В-волны при изменении плотности и твердости вещества, через которое проходят, тоже изменяются. Это позволяет ученым с большой долей уверенности говорить о точных границах всех трех слоев Земли: ядра, мантии и коры. (Землетрясение рождается в мантии и коре, извержение вулканов — в ядре.) Исчезновение В-волн на глубине свыше 3000 километров указывает на то, что, по крайней мере, внешняя оболочка ядра Земли жидкая.

Интенсивность землетрясений измеряется двумя способами: по шкале Рихтера и по шкале Мер-калли.

Шкала Рихтера, изобретенная в 1933 г. американским сейсмографом Чарльзом Ф. Рихтером, предполагает измерение величины энергии, освобожденной землетрясением в точке происхождения. Поскольку она основана на измерении, сделанном на расстоянии 62 миль от эпицентра, принятом произвольно, требовалось применение многочисленных сейсмографов и переводных таблиц, что было слишком трудно для понимания неспециалиста, то было решено остановиться на баллах Рихтера.

Шкала является логарифмической. То есть освобождаемая энергия измеряется баллами, когда каждый последующий отличается от предыдущих на единицу. Фактическая же сила землетрясения, измеряемая этими баллами, отличается при этом в 10 раз. Например, сила землетрясения, равная 6 баллам по шкале Рихтера, будет в 10 раз больше той, которая обозначается 5 баллами.

У этой шкалы не существует верхнего или нижнего предела. Небольшие землетрясения оцениваются в пределах 0, а некоторые даже имеют отрицательное значение. Землетрясение до 1 балла в норме может быть зарегистрировано только сейсмографом. Колебания земли в 2 балла - это самые слабые землетрясения, ощущаемые людьми. При землетрясении в 5 баллов освобождается столько же энергии, сколько при взрыве 100 тонн тринитротолуола (ТНТ).

Землетрясение, достигшее по шкале Рихтера 6 баллов и более, считается сильным. При землетрясении в 7 баллов по шкале Рихтера высвобождается энергия, равная энергии при взрыве 1 миллиона тонн ТНТ. Случались и землетрясения в 8,5 балла по шкале Рихтера. Аляскинское землетрясение - из этой серии.