Стихийные явления. 
Стихийные явления

Стихийные явления

чрезвычайный землетрясение сель оползень Источником природной чрезвычайной ситуации является опасное природное явление или процесс, причиной возникновения которого может быть: землетрясение, вулканическое извержение, оползень, обвал, сель, карст, просадка в лессовых грунтах, эрозия, переработка берегов, цунами, лавина, наводнение, подтопление, затор, штормовой нагон воды, сильный ветер, смерч, пыльная буря, суховей, сильные осадки, засуха, заморозки, туман, гроза, природный пожар.

Землетрясения — одни из самых опасных и разрушительных стихийных бедствий. Памятное катастрофическое землетрясение 7 декабря 1988 г. в Армении привело к разрушению трех городов, 58 поселков и крупным человеческим жертвам. Только в спасательных работах участвовало свыше 70 тыс. человек.

При землетрясениях в окружающем пространстве наблюдается сейсмический удар, происходит деформация горных пород, возможно извержение вулканов, цунами, смещение горных пород, снежных масс, ледников и т. д. Силу землетрясения на поверхности земли принято характеризовать балльностью, а воздействие землетрясения на объект его интенсивностью.

Сила землетрясения от 1 до 4 баллов не вызывает повреждений зданий и сооружений, а также остаточных явлений в грунтах и изменения режима грунтовых и наземных вод. Землетрясение силой в 1 балл вызывает незаметные сотрясения почвы, колебания которой регистрируются только приборами. Землетрясения силой 2 балла отмечаются некоторыми очень чуткими лицами, находящимися в полном покое. При землетрясении 3 балла внимательными наблюдателями замечается очень легкое покачивание висячих предметов. При землетрясении 4 балла наблюдается легкое раскачивание висячих предметов и неподвижных автомашин; слабый звон плотно поставленной неустойчивой посуды. Землетрясения в 4 балла распознается большинством людей, находящихся внутри здания.

Землетрясения силой 5 баллов вызывает легкий скрип полов и перегородок; дребезжание стекол, осыпание побелки, движение незакрытых дверей и окон, на поверхности непроточных водоемов образуются небольшие волны. Заметно качаются висячие предметы, наблюдается выплескивание воды из наполненных сосудов, возможна остановка маятников часов.

Землетрясения силой 6 баллов вызывают легкие повреждения многих зданий, в одноэтажных кирпичных, каменных и саманных домах наблюдаются значительные повреждения. В сырых грунтах образуются трещины шириной до 1 см, отмечается небольшое изменение дебита источников и уровня воды в колодцах. В помещениях качаются висячие предметы, иногда падают книги, посуда, легкая мебель сдвигается, передвижение людей неустойчиво.

Землетрясения силой 7 баллов вызывает значительные повреждения зданий, в некоторых случаях их разрушения. На дорогах появляются трещины, наблюдается нарушение стыков трубопроводов, повреждение каменных оград. В сухих грунтах образуются тонкие трещины, возможны оползни и обвалы. Изменяется дебит источников и уровней грунтовых вод. Возникают новые и пропадают старые источники воды. В помещениях сильно качаются висячие предметы, легкая мебель сдвигается, падают книги, посуда и вазы. Передвижение людей без дополнительной опоры затруднительно. Все люди покидают помещение.

Землетрясения силой 8 баллов вызывают значительные повреждения большинства зданий. В некоторых полные разрушения. Образуется большое количество трещин на склонах гор и в сырых грунтах; наблюдаются осыпи, оползни и горные обвалы. Вода в водоемах мутная; меняется дебит источников и уровней воды в колодцах. В помещениях сдвигается или частично опрокидывается мебель, легкие предметы подскакивают и опрокидываются. Люди с трудом удерживаются на ногах. Все выбегают из помещений.

Землетрясения силой 9 баллов вызывают искривление железнодорожных путей, повреждение насыпей дорог, разрушение дымовых труб, башен. Большинство зданий обрушивается. В грунтах образуются трещины о 10 см; наблюдаются горные обвалы, оползни, небольшие грязевые извержения, в водоемах большое волнение. В помещениях опрокидывается и ломается мебель. Наблюдается большое беспокойство животных.

Землетрясения силой 10 баллов вызывают обрушение многих зданий, дамбы и насыпи получают значительные повреждения, на дорожном полотне трещины и деформации, обрушение труб, башен, памятников, оград. Возникают трещины в грунтах до 1 м. Наблюдаются овалы скал и морских берегов. Наблюдается возникновение новых озер, прибоя и выплескивания воды в водоемах и реках. В помещениях многочисленные повреждения предметов домашнего обихода. Животные мечутся и воют.

Землетрясения силой в 11 баллов вызывают общее разрушение зданий, разрушение насыпей на больших протяжениях. Трубопроводы приходят в полную негодность. На больших протяжениях железнодорожные пути приходят в полную непригодность. На поверхности земли наблюдаются многочисленные трещины и вертикальные перемещения пластов. Большие обвалы, оползни. Сильно меняется режим водоисточников и водоемов и уровень грунтовых вод. В помещениях наблюдается гибель значительной части населения, животных и имущества под обломками зданий.

Землетрясения силой 12 баллов вызывают общее разрушение зданий и сооружений. Значительная часть населения гибнет от оползней. В грунте наблюдаются вертикальные и горизонтальные разрывы и сдвиги. Образуются озера, водопады, изменяются русла рек. Растительность и животные погибают от обвалов и осыпей в горных районах.

Большинство землетрясений длится лишь несколько секунд, но в отдельных случаях продолжительность подземных толчков превышает минуту. К примеру, землетрясение 1906 года в Сан-Франциско длилось всего 40 секунд, а толки, потрясшие Аляску 24 января 1964 года, не унимались 7 минут: три из них привели к значительным разрушениям.

Во многих случаях вслед за главным толчком землетрясения идут последующие; их сила постепенно затухает. Эти остаточные толчки, которые геологи называют афтершоками, происходят в результате смещения и осадки, поднятых землетрясением горных пород и также могут причинить огромный ущерб. В 1985 году на мексиканскую столицу Мехико обрушилось землетрясение силой в 11 баллов по шкале Меркалли. На следующий день произошел афтершок, сила которого достигала 10 баллов. В результате этих двух ударов подземной стихии погибло около 10 000 человек, а город остался лежать в руинах.

Зарождение землетрясения. Землетрясения зарождаются глубоко в недрах земной коры. Внешняя оболочка нашей планеты состоит из находящихся в движении тектонических плит. Большинство крупных землетрясений происходят в земных глубинах, на краях тектонических плит, когда эти плиты меняют свое положение не постепенно, а резко, под воздействием силы, которая давит на их края, проламывает горную породу и сдвигает участки земной тверди; накопившаяся энергия высвобождается в виде подземных толчков различной мощности.

Последствия землетрясений зависят от его силы, глубины подземных толчков и характера земной поверхности, которая может разверзнуться пропастью, приподняться или образовать впадины. В горной местности землетрясения приводят к лавинам и оползням; подчас даже глинистые почвы на пологих склонах холмов начинают стекать вниз, подобно вулканической лаве. Рыхлые песчаники и глиноземы под действием землетрясения могут приобрести жидкую консистенцию и превратиться в зыбучие породы. Такое, в частности, наблюдалось на Аляске в 1964 году.

Моретрясения. При моретрясениях возникают гигантские волны — цунами. На океанских просторах такие волны едва различимы; они несутся по водной поверхности со скоростью 790 км/час. По мере приближения к берегу они замедляются, но растут ввысь; море отступает от берегов, чтобы потом обрушить от них несколько валов громадных (до 20 метров) волн.

После моретрясения 1755 года на португальскую столицу Лиссабон обрушился 17-метровый вал воды. Последующие толчки привели к обвалам и пожарам. Три четверти сооружений города рухнуло, погребя под обломками 60 000 человек.

Поверхность Земли пребывает в постоянном движении. Хотя катастрофические по своим последствиям землетрясения случаются не столь часто, специалисты по землетрясениям — сейсмологи — ежегодно регистрируют около полумиллиона толчков.

В прошлом сейсмологи измеряли силу землетрясения (т.е. количество высвобождаемой им энергии) по шкале Рихтера, названной в честь американского ученого, применившего свой метод на практике в 1935 году. В настоящее время они чаще пользуются шкалой Меркалли. Ее разработал итальянский сейсмолог Джузеппе Меркалли в 1902 году.

При землетрясении ударная волна движется из эпицентра — точки земной поверхности над участком земной толщи, где возникают толчки. Различают несколько типов волн. Волны сжатия, Р-волны, или продольные волны, заставляют частицы пород колебаться подобно спиральной пружине. Р-волны вызывают колебания частиц вдоль направления распространения волны путем чередования участков сжатия и разрежения в породах. Волны сдвига, S-волны, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны подобно вибрирующей гитарной струне. Третий тип толчковых волн — поверхностные, или L-волны, которые заставляют земную поверхность идти рябью и вызывают самые сильные разрушения.

Сейсмически активные зоны. Ученые стали обозначать на картах сейсмически активные участки земной поверхности еще до того, как поняли природу землетрясений. Подземные толчки могут произойти повсюду, где горные породы перемещаются вдоль разломов земной коры, но сильные землетрясения, как правило, возникают в четко определенных зонах. Наиболее часто они случаются в вулканических районах — например, в Тихоокеанском вулканическом поясе.

По мере совершенствования методов определения и точного обнаружения мест подземных толчков стало возможным более надежное картографирование сейсмически активных зон. В результате ученые получили более полную картину сейсмической активности Земли.

Сейсмология был поставлена на подлинно научную основу в 1960;е годы, когда ученые приступили к исследованиям по определению небольших подземных ядерных взрывов после договора о запрещении испытаний ядерного оружия. Специалисты установили немало станций сейсмического наблюдения. Составленные впоследствии карты сейсмической активности показали, что землетрясения чаще всего происходят вдоль линий океанических хребтов, вокруг океанских впадин, на участках разломов земной коры и вблизи молодых горных и вулканических массивов.

Полученные данные подтвердили теорию о том, что 100-километровая внешняя земная кора и ее твердая геологическая мантия состоят из восьми основных тектонических плит, лежащих на поверхности полужидкой внутренней оболочки — астеносферы. Постоянная активность астеносферы приводит тектонические плиты в движение. Они сближаются, сталкиваются, расходятся, сцепляются и т. д.

Движение под землей. Перемещения тектонических плит происходят медленно, и редко имеют постоянных характер. Иногда кажется, что на протяжении длительного времени тектонических смещений вообще нет. Трение горной породы о такую же5 породу удерживает плиты на месте. Когда растущая сила движения начинает превышать прочность породы, тектонические плиты внезапно и резко приходят в движение, и на поверхности земли ощущаются толчки.

Никто не может точно предсказать, когда именно произойдет землетрясение. Тщательное картографирование и отслеживание подземной активности позволили ученым определить сейсмически опасные участки земной поверхности и выдвинуть гипотезы о частотности крупных землетрясений. Многие мощные землетрясения давали о себе знать небольшими, но четко различимыми предшествующими толчками, а российские ученые доказали, что изменения в скорости распространения незначительных подземных толчков часто влекут за собой мощные землетрясения. Сейсмологи полагают, что проводимые в настоящее время исследования незначительных изменений в географической поверхности и местных по характеру колебаний магнитного поля Земли позволяет получать и другие сигналы о надвигающихся землетрясениях.

Признаки землетрясения. Некоторые особенности в поведении животных могут подсказать человеку, что приближается землетрясение. Чувствуя неизбежные земные толчки, собаки воют, лошадь может понести, а птицы беспокойно описывают в небе круги. В 1975 году жители одного китайского города обратили внимание на странное поведение животных и вовремя оставили свои дома — через несколько часов случилось землетрясение.

В сейсмически опасных зонах ученые регулярно беру пробы воды из колодцев и скважин. Разрывам подземных пород может предшествовать ломка их кристаллической структуры, когда через образовавшиеся щели в подземные воды (и оттуда — в скважины) попадает газ — радон. Повышение уровня содержания радона в колодезной воде говорит о возможности скорого землетрясения.

Землетрясению может предшествовать высвобождение электрически заряженных газов. Такие газы могут иметь характерное свечение. Ученые также обнаружили, что перед землетрясением над линией разлома может выделяться газообразный водород — в количествах, превышающих обычные в десять раз.

Специальные приборы — тензодатчики — помогают обнаружить любые отклонения в силе напряжения по линиям разломов и возникающие в результате этих процессов гигантские трещины, которые могут тянуться на несколько километров под землей и на ее поверхности. Инклинометр, похожий на плотницкий уровень, определяет перемещения земной коры, а помещаемые под линией разлома проводные датчики оповещают о любых необычных движениях в земной толще.

Самым точным приором ля обнаружения приближающегося землетрясения является сейсмограф.

Вулканические извержения представляют собой достаточное опасное геологическое явление. Процессы, происходящие в земной толще и вызывающие извержения, еще не до конца изучены. Принято считать, что верхняя часть мантии находится в состоянии, близком к расплавленному, поэтому даже незначительное понижение давления (например, при раздвижении тектонических плит) приводит к полному ее расплавлению. Расплавленная порода (магма), будучи более легкой, чем окружающие породы, медленно поднимается к поверхности земли. Чаще всего это происходит по разломам земной коры. Второй причиной, вызывающей извержения, является наличие локальных радиоактивных источников. Немногочисленные материковые вулканы, расположенные вдали от границ литосферных плит, вызваны как раз такими локальными источниками радиоактивной теплоты или горячими точками в мантии.

При извержениях чаще всего наблюдается: деформация и сотрясения земной поверхности; выброс, выпадение продуктов извержения; движение лавы, грязевых, каменных потоков; гравитационное смещение горных пород. В атмосферу вырывается большое количество паров и газов, приводящее к химическому загрязнению окружающей среды, с потенциальной опасностью образования крупномасштабных пожаров. Нередко в кратерах в период покоя образуются озера, тогда в период извержения водогрязевые потоки представляют основную опасность, даже большую, чем потоки лавы (из-за больших скоростей перемещения по склонам).

Чаще всего извержения вулканов начинаются выбросом из кратера столба черного дыма или пепла высотой до 5 км, который быстро расплывается в воздухе в виде огромной тучи; на склонах и на кратере появляются трещины, через которые выделяются удушливые газы или горячая вода.

Вслед за этим обычно начинается ливневый грозовой дождь. Одновременно из кратера выбрасываются крупные и мелкие раскаленные обломки горных пород, из туч выпадает пепел, который покрывает склоны вулкана и окрестности. Затем начинается извержение лавы из жерла вулкана.

За миллионы лет из слоев лавы формируются вулканические горы. Часто они весьма высоки и имеют форму конуса с кратером на вершине. Многие вулканы находятся на морском дне.

Благодаря подводным вулканам сформировались целые острова. Так, в 1963 г. внезапно начал извергаться подводный вулкан близ южных берегов Исландии, выбрасывая в воздух клубы пара и дыма. Из хлынувших на поверхность потоков лавы образовался новый остров.

Вулканы образуются в сейсмически активных зонах земной коры. Литосфера расколота на огромные блоки, или плиты. Под давлением могучих подземных сил эти плиты непрерывно движутся. В одних местах их движение приводит к возникновению горных хребтов, в других краях плит втягиваются в глубокие впадины.

Типы лавы. Температура лавы может достигать 1000 °C, а скорость потока — 165 м/сек. Не все вулканы извергаются одинаково. Характер извержения определяется типами газов и количеством содержащейся в магме воды.

Гавайский, или щитовидный, тип вулкана отличается спокойным характером извержений. Из кратера изливается раскаленная докрасна жидкая и текучая лава. Содержащиеся в магме газы легко выходят наружу, выбрасывая огненные фонтаны лавочных комков. Этот тип извержения назван по имени двух гавайских вулканов — Мауна-Лоа и Килауэа.

При стромболианском типе газы выбрасываются в атмосферу мелкими взрывами. При каждом взрыве в воздух взлетают горячие комки полужидкой лавы, которые бомбами падают на землю и скатываются по склонам, превращаясь в настоящий камнепад. Этот тип назван по имени итальянского вулкана Стромболи, который регулярно извергается по сей день.

Вулканский тип. Итальянская гора Вулькано дала название гораздо более опасному типу извержения. Вулканское извержение разбрасывает огромные куски лавы на несколько километров от кратера. Очень вязкая магма препятствует свободному выходу газов, и они скапливаются внутри под таким огромным давлением, что время от времени раздаются мощные взрывы.

Наиболее взрывоопасным считается плинианский тип.

Смертоносная пыль. При плинианских извержениях вырвавшиеся на волю подземные силы способны преодолеть звуковой барьер и выбрасывать огромные столбы пепла, камней и газов, достигающих высоты 30 км. Эти обломки, называемые пирокластами, разрываются в воздухе на мелкие частицы, покрывая все вокруг толстым слоем смертоносной пыли.

Иногда плинианское извержение достигает такой мощи, что разрушает сам вулкан. В лучшем случае стенки основного жерла западают внутрь, образуя боковые кратеры, или кальдеры (по-испански «кипящий котел»). В худшем — разрушается весь вулкан, как это было с островом Кракатау в 1883 г.

Сели (от арабского «сайль» — бурный горный поток) — это внезапно возникающий в руслах горных рек временный поток, характеризующийся резким подъемом уровня воды и высоким содержанием продуктов разрушения горных пород.

Возникновению грязевого потока в основном способствуют три условия: интенсивный ливень или очень дружное снеготаяние; значительная крутизна склонов речных долин и балок, т. е. большие уклоны водных потоков; наличие на склонах больших масс легко смываемого рыхлого мелкообломочного грунта.

Грязекаменные сели движутся вдоль склонов дискретно из-за постоянно образующихся заторов. Скорость селей может достигать 10 м/сек.

Оползень — скользящее смещение горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Оползни возникают на каком-нибудь участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного: увеличением крутизны склона в результате подмыва водой; ослабление прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами; воздействием сейсмических толчков, хозяйственной деятельностью, проводимой без учета геологических условий местности.

Селевые потоки и оползни способны вызвать крупные завалы и обрушения автомобильных и железных дорог, разрушение зданий и сооружений, населенных пунктов, затопление территорий, поражение и гибель людей. Оползни обычно возникают неожиданно и приносят большие бедствия, накрывая населенные пункты или их части плотным высоким слоем обломочных пород, глиной и песком, что крайне затрудняет проведение спасательных работ.

Наводнения — затопление значительных территорий, возникающее в результате разлива рек во время половодья и паводков, ливневых дождей, ледяных заторов рек, обильного таянья снегов и других природных причин. При наводнении происходят разрушение зданий, сооружений, размыв участков дорог, повреждение гидротехнических и дорожных сооружений, гибели посевов, лесов. Наводнения, которые приводят не только к разрушениям, но и к человеческим жертвам, называют катастрофическими. Своевременный прогноз может уменьшить ущерб от наводнения.

Грозовые разряды. На земном шаре ежегодно бывает более шестнадцати миллионов гроз, причем ежесекундно в атмосфере происходит около ста грозовых разрядов. Атмосферные электрические разряды могут происходить как между отдельными облаками, так и между грозовым облаком и поверхностью земли. Протяженность грозовых каналов может достигать нескольких километров, а сила тока в них — сотен тысяч ампер. Такие грозовые каналы представляют значительную опасность для промышленных, гражданских и военных объектов. Они могут явиться причиной как пожаров, так и механических повреждений оборудования, нарушений на линиях связи и энергоснабжения отдельных территорий, взрывов технологического оборудования. Разряд статического электричества между грозовым облаком и поверхностью земли происходит в два основных этапа. На первом этапе образуется разряд, движущийся от облака к поверхности земли. При приближении этого разряда к поверхности земли у ее поверхности формируется встречный разряд. При слиянии этих зарядов образуется разрядный канал, который за несколько микросекунд достигает диаметра в несколько сантиметров, причем температура газа и его давление могут достигать соответственно значений 25 000 К и 3 МПа. Давление в канале быстро убывает и в течение 300 мкс обычно снижается до 0,05 МПа. Таким образом, разряд молнии подобен взрыву длинного шнурового заряда с удельной энергией 1кДж/см.

Грозы случаются везде, кроме приполярных районов. Самые сильные грозы разражаются в тропиках вследствие интенсивного нагревания почвы и приповерхностного слоя воздуха. В результате таких гроз за сутки выпадает до 600 мм осадков. Подобные грозы, вызванные интенсивным нагревом земли, наблюдаются также в жаркие солнечные дни (обычно ближе к вечеру) в умеренных поясах.

Ураганы намного масштабнее, чем грозы. По сути, грозы нередко являются частью ураганов, чья протяженность от края до края составляет от 200 до 500 км. В центре находится глаз урагана, где воздух опускается вниз. Здесь царит штиль. А вокруг центра стремительно несутся вверх мощные потоки воздуха, засасывая влагу с поверхности и создавая вращающуюся систему облаков и очень сильные ветры. Скорость ураганных ветров выше 119 км/час, иногда она достигает 300 км/час.

На островах или побережье материка сильный ветер и проливной дождь, сопровождающий ураган, вызывают серьезные разрушения, затапливая большие площади, выкорчевывая деревья, опрокидывая дома. В среднем, Северную Америку ежегодно посещают 11 ураганов, возникших над северной Атлантикой. Проходя над сушей, ураганы постепенно «выдыхаются», поскольку им все больше не хватает влаги, которую взять негде.

Торнадо, или смерч, — это небольшой шторм размером всего несколько сот метров в поперечнике. Однако именно они являются наиболее разрушительными из всех штормов. Особенно хорошо известные в США, торнадо представляют собой воронку из стремительно вращающегося воздуха. Скорость ветра при торнадо нередко превышает 320 км/час.