Н. Н. Непомнящий
100 великих загадок природы
Волны, смывающие города
Жителям прибрежных зон в разных районах земного шара давно известно разрушительное действие цунами. Это гигантская волна, возникающая на поверхности океана в результате сильных подводных землетрясений или извержений подводных вулканов. Описание таких волн встречается в древних летописях разных народов. Обрушиваясь на низкий берег, цунами могут проникать далеко на сушу и причинять большие разрушения.
Наиболее часто цунами возникают в Тихом океане. В реках, впадающих в океан, могут возникать так называемые приливные волны. Например, в Амазонке приливная волна представляет собой жуткое зрелище: ширина ее превышает полтора километра, а высота составляет пять метров. Эта громада несется вверх по реке со скоростью около 24 километров в час. Однако еще более жуткое впечатление производит приливная волна на реке Цзиньшацзян (Янцзы) в Китае: ее высота достигает семи с половиной метров. Правда, китайцы ловко пользуются этой приливной волной и, пренебрегая опасностью, поднимаются на своих джонках далеко вверх по реке.
Но, помимо обычных цунами, существуют еще и мегацунами, которые являются особенно опасными. Речь идет о гигантской волне, достаточно мощной, чтобы пересечь океаны и разрушить города. Возможно, что библейский потоп и легенды о страшных наводнениях, присутствующие почти во всех культурах мира, отразили действия мегацунами. Их волны могут достигать высоты в несколько сотен метров, вплоть до километра, и двигаться со сверхзвуковыми скоростями.
Что же является причиной возникновения мегацунами? Их может породить падение метеорита в океан или мощное землетрясение. Ни одно морское судно не спасется, попав в мегацунами. Любое, даже самое прочное здание, накрытое суперволной, будет разрушено, смыто.
Патрик Венсан, канадский ученый, изучающий цунами, считает, что Северная Америка покоится на бомбе, которая рано или поздно разрушит Нью-Йорк, Бостон и Галифакс. Самая большая волна цунами была зарегистрирована в 1958 году в Канаде в заливе Литуйя. Землетрясение силой 8,3 балла по шкале Рихтера вызвало падение в море сорока миллионов кубических метров скальной породы. Волна высотой более полукилометра хлынула через залив, разрушая все на своем пути. Строго говоря, эту волну нельзя назвать мегацунами, но она показала, какой эффект может вызвать даже небольшой обвал. Чего же тогда ожидать от мощного землетрясения? Ученые-сейсмологи пытаются выяснить, в каких районах земного шара могут зародиться мегацунами. По их расчетам, за последние 200 тысяч лет возникли по крайней мере одиннадцать мегацунами, некоторые из них были вызваны землетрясениями в районе Гавайских и Канарских островов.
Мегацунами снесет все на своем пути
Одним из очень опасных мест в смысле зарождения гигантских волн является остров Пальма в Канарском архипелаге, недалеко от побережья Северной Африки. Пальма является островом вулканического происхождения, и во время последнего извержения вулкана Кумбре-Вьеха в 1949 году часть острова опустилась в море на несколько метров. Тогда это извержение и обвал скальной породы вызвали все-таки не слишком большую цунами. Но с тех пор вулкан остается активным. Сейсмологи рассчитали, что следующее его извержение может вызвать мегацунами. И его волна будет больше любой другой вздымавшейся за последнее тысячелетие, потому что пятьсот миллиардов тонн скальной породы разом упадут в океан. Этот удар трансформирует кинетическую энергию колоссальной силы в волну высотой 900 метров, движущуюся с огромной скоростью. За десять минут она сможет пройти 250 километров. Оползень, продолжающий двигаться под водой, будет сопровождать мегацунами. Эта гигантская волна достигнет не только побережья Северной Африки, но и береговой линии Великобритании, Франции, Испании и Португалии. По расчетам ученых, у берегов Африки высота мегацунами снизится до 200 метров, а у берегов Европы – до 100 метров. Но самая большая волна будет двигаться на запад. Через несколько часов она пересечет Атлантику и ударит по островам Карибского бассейна, побережью Бразилии и достигнет даже восточного побережья США. Пройдя четыре тысячи миль через океан, волна станет ниже и шире: ее высота уменьшится до 50 метров, а ширина будет всего несколько километров. Однако она сможет захлестнуть побережье на двадцать километров вглубь материка.
Патрик Венсан и его коллеги создали на компьютере модель такого мегацунами и возможных разрушений. Их модель показывает, что следующее извержение вулкана Кумбре-Вьеха может стереть с лица земли такие города, как Майами, Нью-Йорк и Бостон. Небоскребы развалятся на куски, мосты будут сорваны с опор. Вряд ли кому из жителей этих городов удастся спастись во время этой катастрофы.
Но особенно опасным мегацунами может стать для такой маленькой островной страны, как Япония. Исследования Патрика Венсана показали, что сто тысяч лет назад эту страну накрыло гигантской волной, вызванной мощным подводным землетрясением в Тихом океане. Высота волны у Японских островов взметнулась тогда до 500 метров, и она вполне могла перехлестнуть через остров Хоккайдо и обрушиться в Японское море. Если на острове Хоккайдо жили в то время люди, то они, конечно, погибли.
Примерно 50 тысяч лет назад мегацунами, вызванное подводным землетрясением и извержением вулкана в Тихом океане, накрыло часть Южной Америки.
Как же спастись от мегацунами? Можем ли мы противостоять им? Нет. Человечество не владеет технологией, способной предотвратить извержение вулкана или землетрясение. И мы не в силах пока создать барьер массе в 500 миллиардов тонн или остановить волну размером с гору и мчащуюся со скоростью реактивного самолета. Все, что можно сделать, это эвакуировать людей из опасных прибрежных зон. Но нужно принять в расчет то, как сложно за несколько часов, в которые мегацунами проходит расстояние от места своего возникновения до берега, эвакуировать многомиллионные города.
В связи с этим очень важно прогнозировать извержения подводных вулканов, подводные и надводные землетрясения. Сегодняшний уровень развития сейсмологии дает такую возможность: о надвигающихся катаклизмах этого рода ученые узнают за несколько недель до их начала.
Патрик Венсан выступил с инициативой созвать международный конгресс, посвященный прогнозированию цунами и мегацунами. Он состоится в 2003 году в Канаде, и в нем примут участие представители двадцати стран мира, имеющих протяженную береговую линию.
Своенравные водоемы
Пропадающие озера
Весьма любопытны озера, которые словно играют в прятки, то исчезая с лица земли, то снова появляясь. Весной благодаря обилию талых вод они разливаются, а летом начинают мелеть и вдруг совсем исчезают. В нашей стране есть несколько таких водоемов – в районе между Онежским и Белым озерами, а также в Нижегородской, Новгородской и Ленинградской областях. Весной и в начале лета эти водоемы ничем особенно не отличаются от своих собратьев. Хотя если приглядеться, в совершенно безветренную погоду, когда поверхность обычных озер спокойна, у них она рябит и волнуется, а ближе к центру возникает нечто вроде круговорота. Это происходит потому, что на дне водоемов имеются глубокие воронкообразные ямы, в которые, закручиваясь спиралью, уходит вода.
После половодья, когда приток талых вод ослабевает, уровень воды в этих озерах спадает. Они быстро мелеют: сначала появляются и растут островки, затем обнажается дно. И наконец наступает момент, когда водоемы попросту исчезают. В наиболее засушливые годы на их месте люди пасут скот и косят траву.
Озера не только прекрасны, но нередко исполнены многих тайн и загадок
Самые известные из пропадающих водоемов – Шимозеро, Куштозеро и Сухое. Первое исчезает в августе, второе – в июле, третье – в сентябре. Озеро Сухое, к примеру, сообщается подземным ходом с Ильменем, а Куштозеро – с Онежским. Бывало так, что выпущенную в Сухом щуку с серьгой или радиодатчиком вылавливали потом в Ильмене.
Ученые объясняют исчезновение подобных озер чисто геологическими причинами. Находятся эти водоемы в районе карстовых пещер и питают подземные озера, а также различные родники и источники. Иногда на месте воронок случается обвал, и тогда «слив» закупоривается. В таких случаях водоемы могут просуществовать неизменными в течение нескольких лет, но в конце концов вода все же растворяет известняковые и доломитовые породы и промывает себе новый путь в подземелье.
Необычное содержимое
Некоторые из природных озер наполнены столь необычным содержимым, что остается только удивляться капризам природы. Взять хотя бы озеро Тринидад, расположенное в полусотне километров от северной части Венесуэлы, близ поселения Ла-Бреа, и наполненное… настоящим асфальтом. Находится озеро в кратере бывшего грязевого вулкана, глубина его 90 метров, а площадь 46 гектаров. Выходя из недр земли через жерло вулкана, залегающая на больших глубинах нефть теряет летучие вещества, в результате чего превращается в асфальт. Все это происходит в центре озерной котловины, в местечке, именуемом Мать-озеро. До 150 тысяч тонн асфальта, идущего на строительные нужды, добывают в Мать-озере, но запасы его неисчерпаемы.
Человек может спокойно ходить по поверхности озера, за исключением его центра, не боясь сгинуть в вязкой массе. Но оставаться надолго и задерживаться на одном месте без движения нельзя: толща асфальта начинает затягиваться. Любой предмет, оставленный на поверхности озера, через некоторое время исчезает в черной бездне. Ученые, исследовавшие недра асфальтового озера, обнаружили целое кладбище доисторических животных – кости мастодонтов, вымерших в ледниковый период, и даже останки древних ящеров.
Имеются запасы асфальта и в славящемся своими целебными свойствами Мертвом море. О его чрезвычайной солености и уникальном составе воды знают многие, однако об асфальтовых залежах доводилось слышать далеко не каждому. Скопления асфальта, по виду напоминающего смолу, время от времени всплывают на поверхность и выбрасываются волнами на берег. Добыча асфальта в Мертвом море ведется с древнейших времен. Применяется он в разных отраслях промышленности: для строительства дорог, смоления судов, получения всевозможных химических продуктов… До середины XX века считалось, что район Мертвого моря – практически единственный поставщик асфальта во всем мире, и лишь в 50-х годах прошлого века были открыты и разработаны новые месторождения.
Самые горячие и взрывчатые
Возле Красного моря, на Синайском полуострове, есть одно удивительное озеро. Оно отделено от моря широкой перемычкой из окаменевшего ракушечника. В верхних слоях озера обитают морские рыбы и прочие представители фауны, на мелководье растут водоросли голубовато-зеленого цвета. А удивительным в этом озере является его температура. У поверхности температура воды почти круглый год неизменно равна +16 °C, на глубине 6 и более метров она колеблется от +48 °C зимой до +60 °C летом. Из-за этого вся живность предпочитает селиться в верхнем слое. Отличаются верхний и нижний ярусы и по солености: наверху она равна 42–43 промилле, а возле дна вдвое насыщеннее. Есть в мире и другие горячие и соленые озера, однако ни в одном из них не наблюдается столь удивительного распределения солености и температуры по вертикали.
Самый теплый в стране вечных морозов водоем находится в Антарктиде. Толщина льда, покрывающего озеро Ванда, равна 4 метрам. Прямо подо льдом вода пресная, а на глубине – уже соленая. Даже в самые лютые морозы, достигающие –50–70 °C, температура воды подо льдом не опускается ниже +6 °C, а на дне (на 70-метровой глубине) она составляет +25–28 °C, словно в каком-нибудь южном море. Самое удивительное, что на дне этого водоема нет никаких горячих источников! Секрет Ванды, по мнению ученых, состоит в том, что озеро является своеобразным гигантским термосом. Его кристально чистые и прозрачные воды, в которых отсутствуют какие-либо микроорганизмы, хорошо прогреваются солнцем сквозь преломляющую солнечные лучи линзу льда. Наиболее теплыми оказываются глубинные воды, которые из-за своей солености, большей плотности и тяжести остаются внизу и не перемешиваются с верхними слоями.
Красивейшее озеро Босумтви находится в Республике Гана, в тропических африканских лесах, километрах в 30 на юго-восток от города Кумаси. Оно известно как самый непредсказуемый водоем в мире. Босумтви имеет форму правильного круга, словно кто-то исполинским циркулем прочертил окружность и вырыл здесь яму глубиной около 400 метров и диаметром 7 километров. Цвет воды в озере голубоватый, кое-где вдоль берегов джунгли расступаются и образуют поляны, на которых находятся небольшие поселения. В озеро впадает несколько горных речушек, но ни одна река из него не вытекает. Видимо, поэтому уровень воды в нем неуклонно повышается, постепенно затапливая находящиеся на берегу поселки. Но больше всего Босумтви потрясает людей своим взрывным нравом. Многие месяцы оно хранит тишину и спокойствие, как вдруг неожиданно взрывается: в глубине его словно бы лопается гигантский воздушный пузырь, вверх взлетают огромные каскады воды, поверхность озера кипит и бушует. Постепенно Босумтви успокаивается.
Из-за таких взрывов гибнет много рыбы, и аборигены сачками собирают добычу. Ученые полагают, что причиной взрывов являются донные отложения, в которых происходит распад органических веществ. Выделяющиеся газы накапливаются до максимального предела, а затем бурно вырываются из недр озера.
Для географов Босумтви – настоящая загадка. Одни исследователи считают, что озеро образовалось в результате падения на Землю гигантского метеорита, другие придерживаются гипотезы о взрыве антивещества, не оставившего после себя никаких осколков и обломков. И наконец, самая правдоподобная версия – это образование Босумтви в результате вулканической деятельности. Вполне вероятно, что находящееся в горном районе озеро занимает дно разрушенного конуса вулкана, существовавшего в древние времена.
Скрывающие тайну происхождения
Озеро Могильное, расположенное на острове Кильдин близ Кольского полуострова, считается самым «слоеным» в мире водоемом. Высота воды в нем несколько выше уровня моря, несмотря на то что от моря оно отделено всего лишь гравийно-песчаной перемычкой. Напоминающий слоеный пирог водоем делится на пять совершенно самостоятельных, не похожих друг на друга ярусов-этажей. Самый нижний ярус, располагающийся на глубине 17–18 метров, заполнен жидким илом. Здесь гниют органические остатки, поступающие с верхних этажей. Слой этот является мертвым, лишенным кислорода, зато в больших количествах там представлен сероводород. Единственные обитатели первого яруса – некоторые виды бактерий. На втором этаже царит вечный полумрак, вода насыщена бактериями пурпурного оттенка, окрашивающими ее в вишнево-розовый цвет. Эти бактерии активно поглощают и окисляют поступающий снизу сероводород, благодаря чему смертельно опасный газ не проходит в верхние ярусы.
В третьем снизу слое вовсю кипит жизнь. Есть на этом этаже морские звезды, ежи и рачки, а также особый вид трески, именуемой кильдинской в честь острова. Четвертый этаж – переходная зона: вода в нем умеренно солоноватая, морских обитателей нет. Зато пятый, самый верхний, ярус заполнен пресной (!) водой, холодной и прозрачной. Там живут многочисленные обитатели, типичные для арктических водоемов. Могильное озеро является одним из древнейших. Оно пережило несколько геологических эпох и сохранило некоторые виды живых существ, давно исчезнувших в соседнем Баренцевом море. Исследователи до сих пор не знают, как возникло это озеро и почему оно делится на слои.
Есть на территории России и самый безжизненный водоем, в котором, казалось бы, имеются прекрасные условия для существования всевозможной живности. Это озеро Пустое, расположенное в районе Кузнецкого Алатау. Все водоемы вокруг кишат рыбой, а в Пустом ничего нет, несмотря на то что озера соединены реками. Исследователи не раз пытались заселить странный водоем различными видами рыб, отдавая предпочтение наиболее неприхотливым, но ничего из этого не вышло: рыба не прижилась. Пустое так и осталось пустым. И никто не может объяснить, каким образом возник и почему до сих пор лишен всякой жизни этот загадочный водоем.
А вот самым опасным водоемом на нашей планете по праву считается Озеро Смерти, находящееся на острове Сицилия. Все берега и воды его лишены какой бы то ни было растительности и живности, а купаться в нем смертельно опасно. Любое живое существо, попавшее в это страшное озеро, моментально погибает. Стоит любопытному человеку сунуть в воду руку или ногу – и он тут же ощущает сильное жжение, после чего, отдернув конечность, с ужасом наблюдает, как кожа покрывается волдырями и ожогами. Химики, сделавшие анализ содержимого озера, были немало удивлены. Вода Озера Смерти в довольно большой концентрации содержит серную кислоту. По этому поводу учеными было выдвинуто несколько гипотез, например, что озеро растворяет какие-то неизвестные породы и за счет этого обогащается кислотами. Однако исследования подтвердили другую версию. Оказалось, в Озеро Смерти выбрасывают концентрированную серную кислоту два источника, находящиеся на его дне.
В Алжире, близ города Сиди-Бель-Аббес, есть природное озеро, наполненное настоящими… чернилами. Понятно, что в водоеме нет ни рыб, ни растений, поскольку чернила ядовиты и годятся лишь для того, чтобы ими писать. Долгое время люди не могли понять, каким образом возникает столь необычное для водоема вещество, и вот недавно ученые наконец-то выяснили причину этого феномена. В одной из рек, впадающих в озеро, содержится огромное количество растворенных солей железа, а в другой – всевозможные органические соединения, многие из которых позаимствованы из расположенных в речной долине торфяных болот. Сливаясь вместе в озерную котловину, потоки взаимодействуют друг с другом, и в ходе постоянно происходящих химических реакций образуются чернила. Некоторые из местных жителей считают черное озеро дьявольской затеей, другие, наоборот, стараются извлечь из него пользу. Поэтому и названий у него с полдюжины. Среди наиболее известных – Око дьявола, Черное озеро и Чернильница. Ну а чернила из него продаются в магазинах канцелярских принадлежностей не только в Алжире, но и во многих других странах.
Когда вода пускается в путешествия
Что порождает волны? Почему возникают эти мерные, однообразные валы? Причиной тому – трение между ветром и водой. Под напором ветра отдельные молекулы воды перескакивают через линию, именуемую уровнем моря, а затем под действием силы тяжести опадают.
Едва скорость ветра достигает 0,315 м/с, как на море тут же начинается легкое волнение. Морская гладь покрывается барашками. Моряки называют их «кошачьими лапками». Как только ветер стихнет, эти барашки исчезнут, ведь сила, удерживающая их, слабее поверхностного натяжения воды.
Когда мы наблюдаем за чередой волн, нахлынувших на берег, нам кажется, что все новые и новые валы воды ложатся к нашим ногам, но впечатление это обманчиво. На самом деле ветер у берега лишь «массирует» поверхность воды, не перемещая ее толщу. Чтобы проверить это, достаточно бросить в воду пустую бутылку. Всякий раз, как только набежит очередной вал, он взметнет ее вверх, помчит, увлекая за собой, но едва гребень волны миновал, как бутылка скатится вниз и снова вернется туда, где была до прихода волны.
На самом деле, хотя волны и спешат вперед, молекулы воды в них движутся не по прямой, а по круговой траектории. Но чем глубже, дальше от уровня моря, тем меньше диаметр этих кругов и соответственно убывает размах и сила движения. Когда высота волны достигает пяти, а длина – ста метров, в это круговращение вовлечены слои воды на очень большой глубине. Однако даже в десяти метрах от поверхности не ощущается никакого волнения.
Под воздействием сейсмических факторов волны могут достигать исполинских размеров
Но вот ветер крепчает, а волны растут. Мощь их зависит от величины акватории. Если на их пути нет ни острова, ни отмели, они беспрепятственно продолжают свой путь. Перемещаясь на большие расстояния, волны почти не теряют энергию. Вот так, в спокойную погоду, при полном штиле – к всеобщему смятению! – на берег вдруг обрушиваются водяные валы, зародившиеся за тысячи километров отсюда. Так приходит цунами. Океанографы регистрировали волны, которые, возникнув у берегов Антарктиды, мчались через весь Тихий океан и достигали побережья Аляски.
Чем сильнее скорость ветра, тем мощнее порожденные им волны. Существует соответствие: наибольшая высота волны составляет одну седьмую часть от ее длины.
Когда ветер дует долго, бег одиночных волн становится мерным. На море растет волнение. Если ветер в течение пятнадцати часов дует со скоростью 13 м/с, охватывая территорию протяженностью 260 километров, то возникают волны высотой более двух метров. Если же в течение нескольких суток где-нибудь над морем свирепствует ураган и скорость ветра достигает 27 м/с (100 км/час), то возникают чудовищные волны высотой в 20 метров.
