Экологические катастрофы

В недрах нашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессы протекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, опустошает целые районы.

Под угрозой землетрясений находятся  обширные территории, многие густонаселенные  области и даже целые страны, например Япония. Наибольшая опасность землетрясений заключается в их неожиданности и неотвратимости. Однако научные достижения последних лет открывают реальные возможности не только предсказывать землетрясения, но и влиять на их ход.

Страшнее всего именно то, что за считанные секунды разрушаются целые города и гибнет много людей. Два-три толчка откуда-то из земных глубин, а потом снова все спокойно, сияет солнце на безоблачном небе, как будто бы ничего и не произошло. А город лежит в развалинах и под обломками — люди, которых надо срочно спасать... Каждый год на Земле происходит несколько сотен тысяч землетрясений. Не все они, конечно, одинаковой силы, но каждое из них регистрируется сейсмическими станциями, специально следящими за сотрясениями почвы.

Немало землетрясений  огромной разрушительной силы было на Земле.

• В 1908 г. на острове Сицилия был полностью разрушен город Мессина, погибли больше 100 тыс. человек.
• В 1923 г. от подземных толчков и океанской волны, поднявшейся на высоту 10 м, пострадала столица Японии Токио. Погибли 150 тыс. жителей. Сильнейшее землетрясение в 1927 г. в Крыму разрушило курортный город Ялту.
• 5 октября 1948 г. произошла трагедия в Ашхабаде. За 20 секунд была уничтожена большая часть города.
• В 1966 г. землетрясение причинило большой ущерб крупнейшему городу Средней Азии — Ташкенту.

 Сейсмическая опасность  (от греческого слова «сейсмос»  — «землетрясение») обычно существует  в горных районах, и там нужно  вести специальное строительство.  В 1985 г. произошло сильнейшее  землетрясение в Мексике. Здесь была разрушена треть домов столицы страны Мехико. Погибли 3 тыс. человек.

Сила землетрясения  определяется в баллах.

Самое сильное, когда  рушатся все строения и образуются широкие трещины в земле, — 12 баллов. Но очень опасные и те, сила которых 10, 9, 8 баллов. Именно в 9 баллов и более оценивались Ашхабадское, Ташкентское и Мексиканское землетрясения. Самое глубинное землетрясение произошло 29 июня 1934 г. под островом Флорес, в районе Зондских островов (Тихий океан), — на глубине 720 км. В Европе подобное землетрясение случилось 24 марта 1954 г. в Южной Испании. Его глубина — 655 км.

В тайну возникновения  землетрясения ученые проникают, исследуя упругие волны в земной коре. Они  распространяются во все стороны  от того места, где происходит выделение энергии, вызывающей разрушения на поверхности Земли. Эту энергию и переносят сейсмические волны. Их источник называют очагом землетрясения. Он обычно находится на глубине 20—30 км. Там происходят перемещения огромных масс земной коры, которые ворочаются, как бы укладываясь поудобнее. Энергия передается наверх и достигает земной поверхности.

Причиной землетрясения  является быстрое смещение участка  земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли. Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объёме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии, накопленной в упругодеформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

Предел прочности пород  земной коры превышается в результате роста суммы сил, действующих  на неё:

1. Силы вязкого трения мантийных конвекционных потоков о земную кору;

2. Архимедовой силы, действующей  на легкую кору со стороны  более тяжелой пластичной мантии;

3. Лунно-солнечных приливов;

4. Изменяющегося атмосферного  давления.

Эти же силы приводят и  к возрастанию потенциальной энергии упругой деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объёме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения, потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счёт сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения — афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения — форшоки — могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.

Из перечисленных сил  первые две намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного  меньше, чем скорость изменения приливных и атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.

Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются  на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных плит и связаны с субдукцией.

Сейсмические волны, порождаемые  землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно  звуковым волнам. Точка, в которой  начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а  точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается. Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. (рис.6)

Вывод.

Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в  глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км. Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными

Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных  толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

В одних случаях пласты земли, расположенные  по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других — земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады. Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой. Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни. Во время землетрясения в Калифорнии в 1906 году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год люди могут ощущать около 10 000 землетрясений^. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Сильный ветер

Многие любят зефир  — такой он легкий, воздушный, сладкий. Не случайно кондитеры дали своему изделию это имя, взятое из древнегреческих мифов. Греки так называли бога западного ветра.

Ветер - это горизонтальное движение воздуха относительно поверхности  Земли (суши и моря).

Земля окутана толстым слоем (воздуха) атмосферы. Характерной особенностью воздуха является его постоянное движение. Это движение, в первую очередь, обусловлено разной температурой воздушных масс, что связано с неравномерным нагревом поверхности Земли Солнцем, а также с разным атмосферным давлением.

Основными характеристиками ветра  являются: скорость, направление движения, сила. Скорость ветра измеряется в  м/с или км/ч с помощью специального прибора – анемометра. Направление  ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует. Основных направлений (румбов) восемь:

северный, восточный, южный, западный, северо-восточный, северо-западный, юго-восточный, юго-западный. Для определения направления ветра используется - флюгер. Сила ветра определяется в баллах. Бальную систему разработал в XIX веке английский адмирал Ф. Бофорт. Она названа его именем.

От того, как поведет себя ветер, порой зависит и человеческая жизнь, а не раз ветры вмешивались  в ход истории. Вот один такой  случай. Конец 16-го в. Испания построила  огромные корабли, создала целый флот — «Непобедимую Армаду», чтобы стать полновластной хозяйкой на морских просторах Атлантики. Главный враг испанского короля — Англия, и «Непобедимая Армада» из 128 кораблей, на борту которых 2400 пушек, 8 тыс. матросов и 19 тыс. солдат, направляется к британским берегам, чтобы сокрушить державу-соперницу. Бои испанцам не удались, 20 кораблей потеряно, и флот отходит восвояси, потрепанный, но еще очень сильный. И вдруг страшный ветер поднимает волну за волной, и один за другим тонут корабли... Так не стало «Непобедимой Армады», а с ее гибелью Испания перестает быть хозяйкой морей. Во многих странах помнят страшные разрушения, которые нанес ветер. Наверное, самая большая катастрофа по вине ветра произошла в 1970 г., когда ураган погубил на нескольких островах в дельте реки Ганг почти все население. Число погибших — 1 млн. человек! Сильные ветры, как правило сопровождаются ливнями, что приводит к затоплениям местности.

 4.1.Ураган (тайфун)

Ураган— разновидность тропического циклона, которая типична для северо-западной части Тихого океана. В центральной части тайфунов наблюдается наибольшее снижение давления воздуха на поверхности моря, достигающее 650 мм рт.ст.

Ураганы зачастую сопровождаются выпадением большого количества осадков и понижением температуры воздуха. Ширина урагана составляет от 20 до 200 км, иногда несколько тысяч км. Чаще всего урагана проносятся над США, Бангладеш, Кубой, Японией, Антильскими островами, Сахалином, Дальним Востоком. Каждому урагану синоптики присваивают имя или четырехзначный номер.

Остановить ураган, направить его  по другому пути человек еще не в силах. Но предупредить о буре, сообщить о ней судам в море и населению на суше — эту задачу в наше время успешно решает метеорологическая  служба. 
Такая служба составляет ежедневно особые карты погоды, которые предсказывают, где, когда и какой силы ожидается в ближайшие дни буря. Получив предупреждение по радио, морские суда не выходят из порта или спешат укрыться в ближайшем надежном порту, либо стараются уйти в сторону от урагана. 
Тем не менее бедствия, которые приносят ураганы, огромны. 
В 1900 г. бешеные ветры тропического урагана превратили воды Мексиканского залива в кипящий водоворот белой пены и погнали пятиметровый вал на улицы города Галвестона (штат Техас). Наводнение застало жителей врасплох, и огромная масса воды в несколько часов поглотила свыше 5 тысяч человек. Более страшное стихийное бедствие вряд ли когда постигало Соединенные Штаты. 
За 60 лет, прошедших с того ужасного дня, 30 свирепых ураганов пронеслось над США, а сотни угрожающе приближались к материку, прежде чем свернуть в открытое море. 
В период с августа по ноябрь сводки Бюро погоды являются делом большой важности для миллионов людей, живущих в «ураганной полосе», на густо заселенном восточном побережье Мексики и Соединенных Штатов. 
При приближении урагана они следят по радио и газетам за его движением над океаном, надеясь, что он изменит направление и повернет обратно в море, так и не дойдя до них. 
В течение приблизительно 40 лет после галвестонской трагедии удары ураганов были направлены, главным образом, на прилегающие к Мексиканскому заливу районы Мексики и США. Начиная с 1938 г., штормы стали свирепствовать со все возрастающей силой и частотой над Атлантическим побережьем, захватывая и удаленные от океана области, пока к 1955 г. их повторяемость не достигла 2—3 ураганов в сезон. За два года — 1954—1955 — на страну обрушилось 6 страшных ураганов. 
Типичным ураганом была «Диана» (для того чтобы отличать ураганы, им присваивают названия. По традиции, ураганам дают женские имена. Первому урагану года дается имя, начинающееся на букву «А», и дальше в алфавитном порядке). 
Когда разразилась Диана (четвертый ураган в сезоне 1954 г.), огромные волны совершенно затопили низменные берега. Ворвавшись на материк через Северную Каролину, Диана устремилась на север и обрушилась страшным ливнем на Новую Англию, разрушая на своем пути сооружения, созданные для борьбы с наводнениями. 
Спокойные ручьи превратились в ревущие потоки, сносившие плотины, сокрушавшие бетонные и стальные мосты и сметавшие дома и фабрики. За одни только сутки буря унесла 200 жизней и причинила убытков на миллиард долларов. 
В настоящее время служба оповещения об ураганах ведет постоянное наблюдение более чем в 400 пунктах.