|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
DZIECIĘCE LABORATORIUM NAUKOWE
Tsunami. Laboratorium naukowe dla dzieci
Katalog / Laboratorium Naukowe dla Dzieci „Tsunami” – wielka fala w porcie. Tłumaczenie z języka japońskiego. Katastrofa rozpoczęła się o trzeciej nad ranem od silnego wstrząsu. Trwało to zaledwie kilka sekund... Po 15 minutach od strony morza dał się słyszeć silny szum. Wydawało się, że morze rzuciło się na ląd. Od strony mierzei, gdzie znajdowały się zabudowania fok, rozległ się straszny trzask i ryk... O świcie mierzeja wyglądała na zupełnie czystą, tylko w jednym miejscu widać było jakiś bezkształtny stos... Z pamiętnika P. Nowograblenowa, pierwszego sowieckiego obserwatora zjawisk sejsmicznych na Kamczatce, 1923 r. Na długo przed startem Daleko od wybrzeża Pacyfiku, w Leningradzie, w budynku Państwowego Instytutu Hydrologicznego, naukowcy zbudowali nowy Ust-Kamczack. Oczywiście była to tylko makieta miasta, ale na dużą skalę. Część Zatoki Kamczackiej, ujście rzeki Kamczatki, w każdym szczególe odtworzono na niej zabudowę miejską – cały obszar ponad 4000 km2 mieści się w małym laboratorium. Wybrzeże, dno morskie modelu wykonane są z betonu, a ląd ze wszystkimi detalami terenu z plasteliny. Naukowcy gęsto posypali całe wybrzeże trocinami. Przewody elektryczne zostały opuszczone do wody. Na domiar złego gdzieś pod sufitem zaćwierkała kamera filmowa. Co to jest? Czy to nie gra? Dlaczego więc pod działaniem sprężonego powietrza, jak miech ogromnego akordeonu, dno opada lub podnosi się, a fale wznoszą się w zabawkowej Zatoce Kamczackiej? Naukowcy postanowili powtórzyć katastrofę, która wydarzyła się w. 1923. Potem trzęsienie ziemi, które wydarzyło się daleko na morzu, wywołało wysoką falę, która uderzyła o brzeg i zniszczyła miasto. Kamczatka, Wyspy Kurylskie i Japońskie, Sachalin, Alaska – już z prostego wyliczenia widać, że tsunami najczęściej pojawiają się na Oceanie Spokojnym. W wodach największego oceanu co roku budzą się dziesiątki wulkanów, dochodzi do silnych trzęsień ziemi i to najczęściej pod dnem oceanu, gdzie skorupa ziemska jest znacznie cieńsza. Gdyby można było odsłonić dno Oceanu Spokojnego, można by naliczyć dziewięć ogromnych stref, w których stale występują uskoki lub pęcznienie skorupy ziemskiej. W pobliżu Japonii dno oceanu jest prawdopodobnie najbardziej niespokojne. Posiada wiele uskoków o długości setek kilometrów. Wzdłuż tych już gojących się, teraz ponownie otwierających się „ran” bloki skorupy ziemskiej nieustannie przesuwają się lub oddalają. Większość uskoków znajduje się wzdłuż wybrzeża. Ale są też uskoki poprzeczne. A tam, gdzie przecinają się podłużne i poprzeczne uskoki skorupy ziemskiej, występują szczególnie silne wstrząsy. Stamtąd należy spodziewać się najwyższych tsunami. Tutaj i na modelu setki razy naukowcy inscenizowali naloty tsunami na plastelinowe brzegi. Czujniki elektryczne określały wahania poziomu „morza”. Granica trocin, które nie zostały zmyte z brzegu, wskazywała, gdzie fala może się podnieść, a filmowanie rejestrowało prędkość prądów powierzchniowych. Wszystko to razem pomogło przywrócić na pewno obraz katastrofy opisanej przez Nowograblenowa. I to nie tylko do odrestaurowania, ale także do wyciągnięcia ważnych wniosków: budynki przemysłowe i mieszkalne rozwijającego się miasta powinny być budowane tam, gdzie najwyższa fala nie może się podnieść. Zalecenia hydrologów są teraz ściśle przestrzegane. Ale nie każde trzęsienie ziemi powoduje tsunami. Dopiero gdy odcinek dna morskiego – rodzaj gigantycznego tłoka – podnosi lub opuszcza wielokilometrowy słup wody znajdujący się nad nim, na powierzchni oceanu pojawiają się fale. Zjawisko to można porównać do tego, co się stanie, jeśli korek zostanie gwałtownie podniesiony lub opuszczony z dna wanny wypełnionej wodą. Przez chwilę dolna sekcja zdaje się znikać. Słup wody spoczywający na nim „zawodzi”, a na powierzchni tworzy się dziura. W oceanie wysokość takiej dziury może sięgać kilkuset metrów, a wysokość słupa wody może sięgać kilku kilometrów. To gigantyczne wyładowanie słupa cieczy to przyszłość tsunami. Podczas trzęsienia ziemi blok skorupy ziemskiej może również uderzyć w górę. Wtedy dno oceanu pęcznieje. Słup wody unosi się ponad otaczającą powierzchnię, co również generuje wysoką falę. Wysokość takich fal bezpośrednio nad źródłami trzęsień ziemi sięga kilkuset metrów. Ale już kilkaset kilometrów od epicentrum jego łagodny grzebień rzadko przekracza wysokość 2 m. Dlatego statkom na pełnym morzu nie grozi spotkanie z wysoką falą. Zupełnie inną sprawą jest sytuacja, gdy statek wpada w burzę. Dziesięciometrowe fale wiatru rzucają nim jak wiórem. A oto, co jest niezwykłe. Fluktuacje fal wiatrowych w powierzchniowej warstwie oceanu. Głębiej niż 30 m występuje strefa stagnacji. Tam, według słów słynnego oceanologa Zh I. Cousteau, istnieje prawdziwy świat ciszy. Ale tsunami naprawdę zasługuje na swoją nazwę wysokiej fali. Dwumetrowy garb to tylko jej wierzchołek, podczas gdy podstawa fali spoczywa na dnie oceanu. Nawiasem mówiąc, zauważamy: waga takiej fali wynosi ponad sto milionów ton. A jeśli weźmiesz pod uwagę, że nie stoi w miejscu, ale dosłownie leci przez ocean z prędkością odrzutowca pasażerskiego, to jego energia jest ogromna. Obliczenia wykazały, że aby uzyskać sztuczne tsunami o średniej mocy, trzeba wysadzić grubą bombę o wadze miliarda ton na dnie oceanu! Jeśli na otwartym oceanie duża fala jest absolutnie nieszkodliwa, to w miarę zbliżania się do brzegu zmienia się jej temperament. Z powodu tarcia cząstek wody o chropowatość dna, prędkość ruchu dna fali jest znacznie zmniejszona. W pobliżu brzegu rośnie na wysokość, przybiera nieregularny kształt i wywraca swój półksiężycowy grzebień daleko do przodu. P. Novograblenov zmierzył wysokość tsunami, które zniszczyło Ust-Kamczack. Ściana wodna wzniosła się wtedy z morza wyżej niż ośmiopiętrowy budynek! Wysokość tsunami również w dużej mierze zależy od konfiguracji brzegu. Jeśli jesteśmy nad brzegiem zatoki z wąskim wejściem, nie mamy się czego obawiać. Fala zużyje znaczną część swojej energii na pokonanie wąskiego przejścia. Zupełnie inną sprawą jest otwarta zatoka w kształcie klina. Tutaj, gdy fala przesuwa się w kierunku szczytu klina, skraca się na długość, ale zwiększa wysokość. Z tego powodu najbardziej niebezpiecznymi miejscami są ujścia rzek, wydłużone cieśniny. Ludzkość nie może aktywnie walczyć z potężnym naturalnym zjawiskiem natury. Póki co musimy więcej myśleć o obronie niż o walce. Przecież nie da się przeciwstawić sile tsunami własnymi siłami ani polegać na sile struktur ochrony wybrzeża. Nawet najdoskonalsza i najmocniejsza tama raczej nie wytrzyma naporu setek milionów metrów sześciennych wody. Dlatego, jeśli chodzi o budowanie dowolnych konstrukcji na brzegu, w laboratorium powstaje kompletna wielkoskalowa kopia. Dzięki takiemu modelowaniu można łatwo naśladować niszczycielską falę i badać jej miejsca wyjścia na ląd. Ale naukowców interesuje model nie tylko odrębnego, choć rozbudowanego odcinka strefy przybrzeżnej. A gdyby tak można było stworzyć dokładny model Oceanu Spokojnego ze wszystkimi wyspami, wybrzeżami Azji i Ameryki? A taki model nie jest fantazją. Oczywiście nie może być wykonany z betonu i plasteliny. Wszystkie wymiary geometryczne kontynentów, czoło fali, jej prędkość i energię, głębokość oceanu w różnych punktach i wiele więcej można zapisać w pamięci szybkiego komputera. A komputer zadecyduje, gdzie i o której godzinie czekać na najwyższą falę. Takie prace zostały już wykonane dla tsunami, które nawiedziło japoński port Niigata w 964 roku w Leningradzkim Instytucie Hydrometeorologicznym i na Uniwersytecie Stanforda (USA). Wyniki obliczeń na modelach matematycznych porównano na niedawnym sympozjum tsunami w Honolulu. Radzieckie i amerykańskie modele matematyczne prawie się pokrywały. To tylko szczególny przypadek aktywnej współpracy między obydwoma krajami. Od ponad dwudziestu lat na wybrzeżach Pacyfiku ZSRR, Japonii i USA działa rozległa sieć połączonych ze sobą stacji nadbrzeżnych. Naukowcy nieustannie wymieniają się informacjami, szukając skuteczniejszych sposobów wykrywania dużej fali, aby jak najszybciej powiadomić ludność obszarów przybrzeżnych o zbliżającym się niebezpieczeństwie. Trzeci rok z rzędu radziecki statek „Waleryan Urywajew” odbywa rejsy po morzach Dalekiego Wschodu, z których na oceanie instalowane są nowe sowieckie instrumenty naukowe. Badanie budzącego grozę naturalnego zjawiska przyrody trwa i, jak widać, w kilku kierunkach. Przed tobą fragment oceanu. Czułe urządzenia są instalowane na brzegu, na wyspach, powierzchniowych i podwodnych bojach. Niektórzy prowadzą obserwacje aktywności sejsmicznej skorupy ziemskiej i określają epicentrum trzęsienia ziemi na podstawie prędkości propagacji drgań sprężystych. Czujniki wahań poziomu oceanów oddzielają fale tsunami od fal wiatrowych i pływowych oraz ustalają pojawienie się pierwszych dużych fal. Dalmierze laserowe na satelitach nie tylko ustalają epicentrum, obrzęk lub spadek poziomu oceanu w czasie trzęsienia ziemi, ale także określają kierunek i prędkość tsunami. Tak szeroka sieć instrumentów rejestrujących ma być zainstalowana w najbardziej narażonych na tsunami punktach Oceanu Spokojnego.
Uwaga - niebezpieczeństwo! Dalekowschodni Instytut Hydrometeorologiczny ma dział tsunami. Jej zadaniem jest stworzenie nowej, zautomatyzowanej usługi ostrzegania ludności stref nadmorskich o zbliżającym się niebezpieczeństwie. U wybrzeży Kamczatki, Grzbietu Kurylskiego i Sachalinu, a także daleko w oceanie, bezpośrednio w strefie możliwych trzęsień ziemi, naukowcy instalują wiele instrumentów i czujników. Przede wszystkim czułe instrumenty - sejsmografy - monitorują aktywność sejsmiczną Ziemi. Przechwytują fale sprężyste, które określają współrzędne epicentrum energii podwodnego trzęsienia ziemi. Jeśli energia jest wysoka, a epicentrum znajduje się w miejscu, w którym najczęściej występują wysokie fale, wówczas sygnał ostrzegawczy jest przesyłany przewodowo i radiowo do stacji hydrometeorologicznych monitorujących poziom morza. Po otrzymaniu sygnału obserwatorzy śledzą odczyty samorejestrujących się poziomowskazów i próbują zarejestrować pierwsze, zwykle niewielkie fale tsunami. Jednak znalezienie ich nie jest takie proste. Fale wiatru uderzają o brzeg co pół minuty. Dwa razy dziennie poziom oceanów podnosi się podczas przypływów. Ale fale tsunami uderzyły w wybrzeże w odstępie 10-150 minut. Jak zatem odróżnić falę wiatru, falę pływową od tsunami? Pływak pływa w pionowo zainstalowanej rurze, która komunikuje się z morzem. Unosi się lub opada i wprawia pióro w ruch, zapisując na taśmie wahania poziomu. Słup cieczy na głębokości, powiedzmy, 10 m wytwarza ciśnienie równe jednej atmosferze. Ale morze rzadko jest spokojne. Dlatego, jeśli manometr jest zainstalowany na określonej głębokości, można ocenić wysokość fali na podstawie jego odczytów. Nakładające się na siebie fale wiatru i pływów zdają się przesłaniać pierwsze, wciąż niskie fale tsunami. Bardzo trudno jest je rozróżnić za pomocą pływaków i przyrządów hydrostatycznych. Oprócz nich zainstalowano inne urządzenie. Nazywano go detektorem fal tsunami.
Zapoznajmy się z jego urządzeniem (patrz ryc.). Metalowy falisty kubek 1 jest ściskany pod działaniem ciśnienia hydrostatycznego. Dwie kapilary o różnych średnicach 2 łączą wnękę kubka z dwiema identycznymi komorami 3, wewnątrz których są również zainstalowane kubki faliste, ale o mniejszych rozmiarach. Ich wewnętrzne wnęki komunikują się z komorą pomiarową 4, podzieloną membraną na dwie części. Wewnętrzne wnęki trzech kubków są wypełnione nieściśliwym płynem. Czujnik jest zainstalowany na membranie. Jak detektor reaguje na wahania poziomu morza? Fale pływowe docierają do brzegu tylko dwa razy dziennie. Poziom morza powoli się zmienia, dlatego ciśnienie hydrostatyczne w miejscu zainstalowania urządzenia stopniowo wzrasta. Metalowy kubek jest stopniowo ściskany, wypierając część cieczy prawie bez oporu przez kapilary do wewnętrznej wnęki komory pomiarowej. Ciśnienie po obu stronach membrany jest takie samo, urządzenie jest ciche. Urządzenie jest ciche nawet wtedy, gdy na morzu występują zwykłe fale wiatru. Napotykając znaczny opór w naczyniach włosowatych, ciecz nie ma czasu płynąć z odpowiednią prędkością. W tym przypadku na membranę działa stałe ciśnienie. Dopiero gdy zbliżają się fale tsunami, zaczyna się ujawniać efekt zróżnicowanego oporu kapilarnego. Kapilara o większej średnicy stwarza mniejszy opór dla przepływu płynu, a ciśnienie po jednej stronie membrany staje się większe niż po drugiej. Membrana ugina się, czujnik automatycznie włącza alarmy świetlne i dźwiękowe na stacji. Tak działa służba ostrzegania przybrzeżnego. Naukowcy instytutu starają się jednak poprawić skuteczność systemu ostrzegania i zyskać trochę czasu na tsunami. Wrażliwe urządzenia są usuwane jak najdalej od wybrzeża i są łączone kablem lub drogą radiową ze stacjami nadbrzeżnymi. Na wyspach jest już wyposażona cała sieć stacji, na zacumowanych pływakach - bojach. W strefach aktywnych sejsmicznie na głębokości 5-6 km instalowane są automatyczne sejsmografy i czułe detektory fal tsunami z przetwornikami strunowymi. Detektory działają jak kamertony, jak struny fortepianu naciągnięte na sztywną ramę. Wystarczy przekręcić kołek z kluczem w dowolnym kierunku, ponieważ zmienia się wysokość struny. Konwerter działa na tej samej zasadzie. Pomiędzy środkiem membrany, na który oddziałuje mierzone ciśnienie hydrostatyczne, a korpusem urządzenia naciągnięty jest cienki stalowy drut - sznurek. Jeśli ocean jest spokojny, struna brzmi z tą samą częstotliwością. Ale gdy tylko pojawiają się fale, membrana zwisa, napięcie sznurka maleje. Urządzenie elektroniczne wykrywa zmianę nachylenia i wysyła sygnał przewodem do boi. Stacje przybrzeżne, wyspowe i z bojami to nie wszystko, co będzie miała zautomatyzowana usługa. W celu wykrycia fal tsunami trwają obecnie eksperymenty z użyciem lasera. Wiadomo, że dzięki laserowi udało się zmierzyć odległość Ziemi od Księżyca z dokładnością do kilkudziesięciu centymetrów. A może warto zainstalować dalmierz laserowy na satelicie, aby mierzyć wahania poziomu oceanów? Być może wkrótce pojawią się satelity, które będą monitorować fale tsunami. Oprócz samego oceanu jonosfera może powiedzieć o pojawieniu się wysokich fal. Kiedy część skorupy ziemskiej opada lub gwałtownie podnosi się pod wodą, słup powietrza atmosferycznego podnosi się lub opada wraz ze słupem wody. W górnych warstwach powstają fale akustyczne, które zniekształcają fale radiowe odbite od jonosfery. Ponieważ fale akustyczne wyprzedzają tsunami o kilka godzin, naukowcy uważają, że metoda jonosferyczna znajdzie zastosowanie również w służbie ostrzegawczej. Informacje ze wszystkich instrumentów i czujników zainstalowanych na dnie oceanu, boi i brzegu będą przesyłane do jednego ośrodka instytutu i przesyłane do komputera. Maszyna obliczy i wyda rekomendację: w którym rejonie należy spodziewać się największej fali i jak szybko. W okolicy włączy się alarm - ludzie będą mieli czas, aby przenieść się w bezpieczne miejsce. Wiesz to... ... Tsunami mogą być spowodowane nie tylko przemieszczeniami ogromnych bloków ziemi na dnie oceanu. Podczas erupcji Krakatau latem 1883 roku ziemią wstrząsnęła eksplozja o niespotykanej sile. Wyspa-wulkan (jego wymiary wynosiły około 5 na 10) eksplodowała w powietrze, a fragmenty skał o objętości 20 km3 spadły do wód Cieśniny Sundajskiej. To oni wywołali gigantyczną falę, która choć już osłabiona, zarejestrowana została u wybrzeży Francji i Anglii, czyli minęła Ocean Indyjski, okrążyła Afrykę i wpłynęła na Atlantyk. ... Atmosfera może również generować tsunami. Gdy tylko ciśnienie atmosferyczne gdzieś nad oceanem spadnie tylko o 1 mm, poziom wody w tym rejonie podniesie się o 13 mm. A ciśnienie atmosferyczne spada czasem o kilkadziesiąt milimetrów, jak to się dzieje podczas tajfunów. Na powierzchni wody tworzy się coś na kształt pagórka, który przy ostrym przesunięciu cyklonu natychmiast osiada i generuje fale. ... W lipcu 1958 r. Na wybrzeżu Alaski ze zboczy Mount Fairweather zeszła duża lawina, zawierająca masę lodu, śniegu i gleby. Fala podniosła się po tym, jak osiągnęła ponad 500 m wysokości. Nic dziwnego, że „głową” pokryła pobliską wyspę. ...Ostatnio wykryto fale tsunami... na Księżycu. Według astronomów liczne pierścieniowe struktury górskie otaczające większość księżycowych kraterów o średnicy 200 km mogą być zachowanymi wilkami tsunami. Meteoryty spadające na wciąż nie ochłodzoną powierzchnię Księżyca przebiły jego cienką, stwardniałą skorupę. Stopiona skała wydostała się z wnętrzności do utworzonej dziury. Jak zwykły płyn tworzył fale, które zastygały na zawsze. ...Trzynaście lat temu na wyspie Urup, która jest częścią łańcucha Kurylskiego, żyło duże stado wydry morskiej. Po dwóch niszczycielskich nalotach tsunami płytkie wody przybrzeżne zostały pokryte kamieniami. Równowaga pokarmowa zwierząt została zakłócona, a ich liczebność znacznie się zmniejszyła. Ale tutaj jest ciekawy wzór. Krótko po tsunami na tej samej wyspie odnotowano wybuch środowiskowy. Stado urupsji nie tylko szybko się odbudowało, ale także powiększyło. Według sachalińskiego zoologa Wiktora Woronowa tsunami zarówno niszczą, jak i tworzą. Gigantyczny pług wydobywa z głębin ogromne ilości składników odżywczych. Fale orają i użyźniają szelf przybrzeżny. W takim pożywnym „bulionie” szybko rozwija się fito- i zooplankton, rosną ławice ryb. Dlatego wydra morska wybrała na swoje miejsce zamieszkania wyspę, która co roku jest narażona na ataki tsunami. ... Obliczeni i eksperymentalnie naukowcy doszli do wniosku, że fale tsunami zanikają wraz z odległością od epicentrum proporcjonalnie do odległości, przyjętej w przybliżeniu do potęgi 5/6. Wahania skorupy ziemskiej pod dnem oceanu mogą wywołać nie jedną, ale kilka fal. Który z nich jest najniebezpieczniejszy - pierwszy, drugi, trzeci? Okazuje się, że tsunami zmienia się w swoim względnym wzroście, gdy oddala się od miejsca, z którego powstało. Na przykład w pobliżu epicentrum druga fala jest wyższa niż pierwsza. Ale im dalej od źródła, tym większy numer seryjny to maksymalna fala. ... Charakterystyczną cechą energii trzęsienia ziemi jest wielkość mierzona przez sejsmograf. Skala wielkości została zaproponowana przez Charlesa Richtera. Najpotężniejsze trzęsienie ziemi ma siłę nieco mniejszą niż 9. Sejsmolodzy uważają, że jeśli wielkość w skali Richtera wynosi 7 lub więcej, to wystąpienie tsunami jest prawie całkowicie nieuniknione. Jeśli mniej, prawdopodobieństwo tsunami jest bliskie zeru. Autor: V. Rotov
▪ Jak woda była zmuszona płynąć w górę
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Wycieczki balonem w stratosferze ▪ PHILIPS DVP 630: niedrogi odtwarzacz DVD na rynek rosyjski ▪ Inteligentne okulary Recon Jet HUD Pilot Edition ▪ Współczesne nastolatki pozostają w tyle w rozwoju
▪ część serwisu Car. Wybór artykułu ▪ artykuł Grand AV USB 2.0 Pro. sztuka wideo ▪ artykuł Dociskacz emalii. Opis pracy ▪ artykuł Zarządzaj programami za pomocą pilota. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony