Цунами, землетрясение, тектоника субдукции
Досье о цунами
Информация, собранная после 15 января 2005 года
26 декабря 2004 года в 00:58 (Всемирное время), то есть в 1:58 по Парижу и в 7:58 по Суматре, произошло одно из самых сильных землетрясений, когда-либо зарегистрированных, с текущей оценкой магнитуды Mw=9,0. На рисунке 1 показано вертикальное смещение земной поверхности в Европе во время прохождения сейсмических волн, связанных с землетрясением 26 декабря 2004 года. Вертикальное смещение земли достигло амплитуды 2 см. Такое смещение, хотя и исключительное, не ощущается человеком, поскольку длина волны явления составляет около сотни километров. Примечание: ежедневное прохождение Луны вызывает "земную приливную волну" амплитудой около 50 см, если мои воспоминания верны, и мы её не чувствуем.
Ниже — запись индонезийского землетрясения, зафиксированная в Европе:
Сигнал, зарегистрированный сейсмографом в Европе. Максимальное вертикальное смещение: 2 см.
Ниже — расположение землетрясений, основного и последующих повторных толчков.
Карта сейсмического явления 26 декабря 2004 года (основное землетрясение плюс повторные толчки)
Сейсмо-тектонический контекст
Регион острова Суматра является границей между двумя тектоническими плитами. Индо-Австралийская плита погружается под остров Суматра со скоростью около 5 см/год (зона субдукции). Быстрое сближение плит вызывает деформацию прибрежной зоны острова, сопровождающуюся возникновением очень сильных землетрясений. События 1833 года (магнитуда ~9) и 1861 года (магнитуда ~8,5) разорвали зону субдукции на протяжении около 500 и 250 км соответственно в центральной части острова, сбросив накопленные за десятилетия напряжения при смещениях на несколько метров.
В более поздние времена сильные землетрясения 1935 и 1984 годов, хотя и менее мощные, разорвали небольшие участки, примыкающие к этим крупным разломам. Однако в северной части, прилегающей к этим участкам, до тех пор не было зарегистрировано крупных сейсмических событий, до островов Никобар и Андаман, где разломы 1881 и 1941 годов (магнитуда ~8) породили цунами.
Региональная тектоника плит.
По-видимому, тектоническое явление началось в точке, расположенной к северо-западу от Суматры, и быстро распространилось по линии разлома протяжённостью от 600 до 1200 км (такова оценка, предоставленная различными специализированными лабораториями). Независимо от выбранного значения, это объясняет исключительную разрушительную силу цунами. Обычно изменение уровня воды наблюдается вблизи эпицентра. Волны, или серия волн, распространяются по концентрическим кругам. Энергия, передаваемая на метр по периметру, уменьшается обратно пропорционально расстоянию. Однако здесь мы имели дело не с точечным или почти точечным источником, а с явлением, представляющим собой смещение по всей линии. Как видно из симуляций, волна распространилась почти линейно, в направлении восток-запад. Таким образом, энергия была примерно сохранена. Это объясняет высокую мощность явления в Шри-Ланке и, ещё дальше на запад, в Сомали.
Количество твёрдой массы, участвовавшей в смещении плиты, вызвало небольшое, но устойчивое смещение оси вращения Земли. Амплитуда смещения зависит от оценок — от 16 до 35 метров.
Ось не является неподвижной. По данным Сурио, сезонные метеорологические явления вызывают перемещение жидких масс на поверхности Земли — жидких (океаны) или газообразных (воздух и содержащаяся в нём влага). Эти перемещения влияют на положение оси вращения Земли, которая колеблется вокруг положения равновесия с субметровыми, небольшими, но измеримыми колебаниями.
Землетрясение на Суматре сопровождалось необратимым перемещением твёрдых масс. В результате произошло долговременное изменение положения оси вращения Земли. На сколько? Это должны ответить геофизики. Радиус Земли составляет 6400 км, поэтому смещение на один метр соответствует десятой доле микрорадиана. Астрономы-любители могут успокоиться: Северный полюс по-прежнему указывает Полярная звезда.
Исходные условия, принятые для моделирования явления. Обратите внимание на глубину впадин и высоту воды в метрах.
Согласно предоставленным данным (http://www-dase.cea.fr/actu/dossiers_scientifiques/2004-12-26/index.html), момент составил 3,7 × 10²² ньютон-метров. На основе этих данных проведена численная симуляция, дающая общие черты явления. Читатель может ознакомиться с ней по указанному адресу. Она не отличается от той, что была представлена на предыдущей странице.
На этой карте показаны некоторые линии уровня, указывающие на глубину. Я выделил то, что может находиться к востоку от Диего-Гарсии — знаменитой впадины, которая защищала американскую авиабазу. Возможно, кто-то сможет предоставить более точную информацию о глубине в этом районе планеты.
Следующее изображение (источник: CEA) показывает максимальную амплитуду волн в различных пострадавших регионах.
-
Темно-коричневый: 3 метра — на островах, расположенных в непосредственной близости от линии начала цунами (Андаманское море, район к северу от Суматры).
-
Кирпичный цвет: от 1 до 3 метров. В Бенгальском заливе: от 10 до 50 см.
-
Вблизи Мальдив и островов Чагос (Диего-Гарсия): светло-зелёный — 60–70 см.
-
Сомали: тёмно-синий — 30 см.
Эта карта показывает лишь анизотропию явления: его распространение в направлении восток-запад. Далее, всё зависит от того, как поднимается дно. Если подъём резкий — берег защищён. Если пологий — максимальные разрушения. Это возвращает нас к карте дна.
Карта дна
Например, регион Пхукета, по-видимому, оказался особенно неблагоприятно расположенным с этой точки зрения, с очень пологим подъёмом дна на обширном континентальном шельфе, рассеянном островами.
Известно, что приливы имеют очень разную амплитуду в разных регионах мира. Однако Луна действует одинаково во всех точках планеты. Форма дна у побережья играет здесь ключевую роль. Средиземное море "дышит" в ритме приливов. Однако эффект слабо заметен на берегах, особенно потому, что они "относительно высокие", а дно быстро спускается. Форма берега плохо подходит для усиления "приливной волны".
Обратная ситуация в Ла-Манше, особенно в заливе Мон-Сен-Мишель, где можно наблюдать разницу уровней воды до шести метров, просто потому, что в этом месте дно поднимается очень медленно, а чрезвычайно пологий склон способствует явлению усиления "приливной волны".
15 января 2005 года: Простое замечание. CNES имеет проект DEMETER по изучению возможного влияния...