А. К. Толстой Изучение природы человеком, постижение её законов, раскрытие тайн всё это всегда волновало не только учёных, но и поэтов. Сколько поэтических откровений посвящено ей! Сколько поставлено вопросов! icon

А. К. Толстой Изучение природы человеком, постижение её законов, раскрытие тайн всё это всегда волновало не только учёных, но и поэтов. Сколько поэтических откровений посвящено ей! Сколько поставлено вопросов!



Смотрите также:
Аборт это намеренное прекращение жизни развивающегося в утробе матери ребенка...
Варлам Шаламов Заметки о стихах Таблица умножения для молодых поэтов...
-
Примерная программа занятий внеурочной деятельности учащихся 1-х классов гоу сош №1021 на...
Альтернативная биография – 5...
Михаила Булгакова «Мастер и Маргарита»...
«друзья»
Нам этот мир завещано беречь. Тулекова Алина, учащаяся 3 «а» класса моу «ксош №4»...
Сколько химиков до него пыталось привести в систему все многообразие элементов...
Принято считать, что глаза выдают человека. Это не всегда правда. Однако путника...
«Ново-Николаевская»...
Практическое задание. Сделать фонетический разбор слова. Определить количество слогов...



скачать




МОУ – Новошарапская средняя школа


Научно – исследовательская работа





Учащаяся: Найданова Юлия Андреевна

10 класс

Руководитель: Белявская Галина Васильевна

учитель физики


д. Новый Шарап, 2006

Оглавление.

1.Введение……………………………………………………………………….3

2.Легенды о нашествии волн……………………………………………………5

3.Бедствия, причиняемые волнами цунами……………….…………………..7

4.Закономерности цунами………………………………….…………………..9

5.Физика цунами……………………………………………………………….11

6.Бедствия, причиняемые тропическими циклонами……………………….14

7.Физика тропического циклона………………………….………………….15

8.Штормовые приливы и Ленинградские наводнения……………………...17

9.Заключение……………………………………………….………………….18

10.Список литературы………………………………………………………...19


1. Введение.
^

Вздымаются волны как горы


И к тверди возносятся звёздной,

И с ужасом падают взоры

В мгновенно разрытые бездны…

А.К.Толстой

Изучение природы человеком, постижение её законов, раскрытие тайн – всё это всегда волновало не только учёных, но и поэтов. Сколько поэтических откровений посвящено ей! Сколько поставлено вопросов! – Что даёт человеку изучение природы? Не разрушает ли он при этом её красоту? Можно ли постичь все законы природы? Как надо подходить к ней, чтобы раскрыть её тайны?

В телевизионной передаче «Стихия» по каналу НТВ Алексей Николаев председатель Российского института исследований земной поверхности высказал мысль, противоречащую его занимаемой должности: «Если человек не может постичь тайну природы, то пусть он смирится с неизвестностью». Я не совсем согласна с этим высказыванием, т.к. изучение физики природных явлений имеет, прежде всего, огромную познавательную ценность. Природа - это гигантская физическая лаборатория – наглядно демонстрирует относительность всевозможных «перегородок» в предмете «физика», условность разделения физики на отдельные самостоятельные разделы, единство физической картины мира, взаимосвязь физических явлений.

В последние годы процессы, происходящие в природе, повергают в ужас жителей нашей планеты: ураган «Катрина», землетрясения в Индии, Китае, события, произошедшие в конце декабря 2004 года в Индонезии, где после землетрясения под толщами воды океана зародилось цунами. Продвигаясь со средней скоростью 970км/ч, волна достигла у берега о. Суматра высоты 10-15 метров, а местами до 30 метров, оставила без крова более 5 млн. человек и по разным источникам унесла жизни от 250 до 300 тыс. человек. Данная проблема чрезвычайно актуальна, в последние месяцы на канале ОРТ транслируется передача «Тайные знаки Земли», в которой учёные утверждают, что каждая точка на земном шаре может стать эпицентром землетрясения, порождающего цунами. Учёные пытаются предсказать землетрясения и цунами, моделируют их и разрабатывают средства оповещения населения.

В своей научно-исследовательской работе «Нашествие волн» я ставлю перед собой цель – обратившись к различным источникам изучить физику цунами. Данная цель может быть осуществлена решением следующих задач:

  • проанализировать и описать легенды о цунами и бедствия, причиняемые цунами;

  • применяя знания по физике, объяснить закономерности и физическую суть цунами;



  • изучить физику тропического циклона и описать штормовые приливы.

В основе моей научно-исследовательской работы положены материалы исследований академика А.Б.Мигдала, очерки по физике моря В.В.Шулейкина, работы Л.В.Тарасова о природных явлениях и обращения поэтов к данной теме.


2. Легенды о нашествии волн.

Существует старинная литовская легенда о рыбацкой дочери Неринге и ее женихе отважном охотнике Наглисе.

Много горя приносил людям злобный король моря и ветров Гальвирдас – девятиглавый змей. Любил он гнать на берег высокие волны, заливать поля и луга, смывать в море дома вместе с людьми. И вот придумала Неринге насыпать в море длинный вал и отгородиться им от коварного Гальвирдаса. Всем людям понравилась эта мысль. Сообща взялись они за дело и построили в море как раз поперек устья Нямунаса песчаную косу. Но не утихомирился Гальвирдас – с удвоенной яростью стал бушевать в открытом море, без счета топить корабли. Тогда на помощь людям пришел молодой охотник Наглис, жених Неринги. Вызвал он девятиглавого змея на бой и победил его – срубил ему волшебным топором все девять голов. С тех пор перестали нападать волны на литовские берега и опустошать их. В благодарность люди назвали именем Неринги узкую песчаную косу, которая и поныне отделяет Куршский залив от Балтийского моря, а именем Наглиса назвали гору вблизи Паланги.

Такова легенда о том, как люди защитились от нападения морской стихии. К сожалению, в действительности человек часто оказывается бессильным перед внезапным и мощным нашествием морских волн.

Издавна эти нашествия приносили людям неисчислимые бедствия. Опасны разгулявшие волны в открытом море, но во много раз страшнее и опаснее они тогда, когда внезапно набрасываются на берег.

Я трепещу, когда, валы вздымая,

Ты восстаёшь кичливо до небес

И, облака волнами подпирая,

Шумишь, как вихрь, волнуешься, как лес.

О, если б знать мне мысль твою, стихия,

Что волны мне так шумно говорят,

О чём ревут их вопли вековые!

Так обращался к разбушевавшемуся морю русский поэт Н.Ф.Щербина.

Многие легенды рассказывают о гибели в морских волнах городов и даже целых стран. Согласно одной из таких легенд был поглощен морем Дваравати – священный город Индии. Со слов Платона человечество узнало о существовании и внезапной гибели в морских волнах могущественной Атлантиды.

Благодаря исследованиям историков, археологов, геологов, океанологов мы теперь знаем, что в основе многих легенд лежат действительные события. Так, установлено, что описание потопа в библии является пересказом шумеро-вавилонского предания об исключительно сильном наводнении, случившемся в давние времена в нижнем течении Евфрата и затопившем почти всю Месопотамскую низменность.


По-видимому, такое наводнение действительно произошло. Причиной его был, по всей вероятности, мощный тропический циклон в Персидском заливе, который вызвал обильные дожди и нагнал огромные волны из залива в устье Евфрата, а затем и в долину реки.

Легендарная Атлантида, по имеющимся сегодня данным, существовала на самом деле. Только не в Атлантическом океане, как полагали ранее, а в Средиземноморье, точнее, в Эгейском море. Ее центром являлась группа островов, примыкавшая к острову Крит с северной стороны. Атлантида была процветающим государством с необычайно высокой для того времени культурой. Поразительнее любой легенды оказался тот факт, что четыре тысячи лет назад жил народ, имевший письменность, законы и деньги, построивший прекрасные дворцы, города с мощеными улицами и многоэтажными домами, огромный морской флот, создавший замечательные изделия из глины, золота, олова, меди. Искусство Атлантиды оказало огромное влияние на классическое искусство Древней Греции, достигшее своего расцвета значительно позднее – спустя тысячу лет. И вот такая цивилизация внезапно погибла! Это произошло 3,5 тысячи лет назад. Основным событием, приведшим к катастрофе, было извержение вулкана Санаторин, сопровождавшееся взрывом и мгновенным опусканием вниз, в морскую пучину значительных участков суши. При этом произошло сильное землетрясение, возникли гигантские морские волны цунами, выпал обильный пепел. Атлантида частично провалилась в море, частично была смыта гигантскими волнами, частично засыпана толстым слоем пепла.

«Всемирный потоп» и гибель Атлантиды – это были, пожалуй, наиболее крупные нападения морской стихии на сушу. Недаром они породили легенды. А сколько же было не столь масштабных, но, тем не менее, весьма разрушительных нашествий морских волн, сопровождавшихся многочисленными человеческими жертвами! По своей физической природе все эти нашествия можно разделить на две группы. К одной группе следует отнести огромные волны, обрушивающиеся на берега, после того как в море произошло сильное землетрясение. Японцы дали этим волнам название цунами, что означает «большая волна гавани». К другой группе можно отнести катастрофические наводнения в прибрежных районах, в частности в устьях и низовьях рек, вызванные действием сильных циклонов.


3.Бедствия, причиняемые волнами цунами.

В результате археологических раскопок холма Рас-Шар вблизи города Латакия в Сирии были найдены глиняные таблички, поведавшие нам об уничтожении древнего финикийского города Угарит огромной морской волной. Эти таблички – одно из наиболее древних сообщений о цунами. В них шла речь о цунами, которая возникла в восточной части Средиземноморья при взрыве вулкана Санторин в XV веке до нашей эры. Этот взрыв как раз и был главной причиной гибели Атлантиды.

Тридцать пять столетий отделяют нас от того времени, когда погибла Атлантида. В течение этих столетий крупные цунами много раз обрушивались на берега, всякий раз унося тысячи и даже несколько десятков тысяч человеческих жизней. Чаще всего цунами возникают у берегов Тихого океана на побережье Южной Америки и Новой Зеландии, Индонезии и Японии, на Алеутских островах и Камчатке (около 75% всех случаев). Реже они наблюдаются в Средиземном море (12%) и у берегов Центральной Атлантики (10%). Все эти районы являются районами повышенной сейсмичности, т.е. районами, где происходят землетрясения.

Приведем данные о некоторых наиболее разрушительных цунами.

В августе 1863 года в Индонезии в результате землетрясения, связанного с извержением вулкана Кракатау, возникла волна высотой 30 метров (у берегов Зондского пролива). Погибло 35 тысяч человек. В августе 1868 г. после сильного землетрясения возникла катастрофическая волна цунами с очагом вблизи южного побережья Перу и северного побережья Чили. Высота волны, которая обрушилась на побережье от Чалы до Икике, превышала 10 м. В Арике волна оказалась высотой 18м., она полностью смыла город в море, оставив на его месте песчаную долину без следов застройки. Три военных корабля стоявших на рейде, были выброшены на берег. Погибло 25 тысяч человек. Цунами прокатилась от берегов Южной Америки через весь Тихий океан; на побережье Новой Зеландии высота волны достигла 5 метров.

В июне 1896 г. катастрофическая цунами обрушилась на остров Хонсю в Японии. Наибольший подъем воды составил 30 метров. Волна смыла в море 10 тысяч зданий, унесла более 30 тысяч человеческих жизней. Примерно через сорок лет, в марте 1933 года остров Хонсю снова пострадал от сильной цунами.

В мае 1960 года после сильнейшего землетрясения на побережье Чили обрушилась катастрофическая цунами. Высота волны достигала 20 метров. Оказался полностью разрушенным город Консепсьон. Были превращены в развалины Вальдивия, Пуэрто-Монт и ряд других городов. Землетрясение и цунами превратили в руины территорию, превышающую по площади Великобританию.

В марте 1964 года огромная цунами возникла у берегов Аляски и Алеутских островов. Максимальный подъем воды равнялся 30 метрам.

На нашем Тихоокеанском побережье с начала XVIII в. по 1980 год зарегистрировано 60 случаев цунами, из них 30 разрушительных – с подъемом воды, составляющим несколько метров. Одной из наиболее сильных оказалась цунами, возникшая 5 ноября 1952 года. Вот подробное описание произошедших событий, опубликованное в Бюллетене Совета по сейсмологии АН СССР. Оно интересно тем, что дает наглядное представление об этом грозном природном явлении.

« В ночь с 4 на 5 ноября 1952 года около 4 часов по местному времени жители Северо-Курильска были разбужены семибалльным землетрясением. Разрушались печи, падали печные трубы, люстры сильно раскачивались. Перепуганные люди выбегали из домов. После прекращения толчков большая часть населения стала возвращаться в дома, лишь те, кто раньше был знаком с цунами, в том числе корейцы-рыбаки, несмотря на спокойное море, после первого же толчка бросились к горам. Через 45 минут после начала землетрясения послышался громкий гул со стороны океана, и через несколько секунд на город обрушилась высокая волна, двигавшаяся с огромной скоростью и имевшая наибольшую высоту (более 5 м.) в центральной части города, где она катилась по долине речки. Через несколько минут волна отхлынула в море, унося с собой все разрушенное. Отступление волны было столь интенсивным, что обнажилось дно на протяжении нескольких сотен метров. Наступило затишье. Через 15 минут на город обрушилась вторая, еще более высокая волна; она достигала высоты 10 метров. Эта волна нанесла особо сильные разрушения, смывая все постройки по пути. Позади волны на месте оставались лишь цементные фундаменты домов. Прошедшая через город волна достигла склонов окружающих гор, после чего начала скатываться обратно в котловину, расположенную ближе к центру города. Здесь образовался огромный водоворот, в который с большой скоростью вращались всевозможные обломки строений и мелкие суда. В течение нескольких минут в этом водовороте погибло много людей. Откатываясь, волна ударила с тыла в береговой вал, на котором сохранилось несколько домов, в обход горы прорвалась в Курильский пролив. Участок берегового вала и гора на несколько минут стали островом. Через несколько минут после второй волны пришла более слабая третья волна, которая вынесла на берег много обломков. В 9 часов утра наблюдались сильные колебания уровня океана, которые, слабея, повторялись в течение всего дня 5 ноября».


4.Закономерности цунами.

Цунами – длинные морские (лучше сказать, океанские) волны, возникающие главным образом при подводных землетрясениях, когда происходят быстрые смещения участков морского дна. Цунами могут возникать также в результате взрывов подводных вулканов и сильных обвалов. Длина волн цунами составляет десятки и даже сотни километров.

В открытом море цунами не только не разрушительны, но, более того, они незаметны. Чтобы зарегистрировать их, нужны специальные приборы. Дело в том, что в открытом море высота волн цунами не превышает 1…3м. А проносится волна цунами по океанским просторам поистине стремительно: со скоростью 700…1000км/ч. С такой же скоростью, кстати говоря, летит современный реактивный лайнер.

Возникнув, волна цунами способна пройти по океану тысячи и десятки тысяч километров, почти не ослабевая. Так, зародившись у побережья Южной Америки, цунами может достичь через 20 часов берегов Японии и натворить при этом немало бед.

Будучи совершенно безопасной в открытом океане, волна цунами становится крайне опасной в прибрежной полосе. Всю свою нерастраченную энергию вкладывает она в сокрушительный удар по берегу. При этом скорость волны снижается до 100…200 км/ч, существенно уменьшается ее длина; высота же возрастает до десятков метров. Вода, которую волна выплескивает на берег, может достигать точек, находящихся на высоте нескольких сотен метров, над уровнем моря.

Появлению цунами предшествуют подземные толчки. Кроме того, может происходить довольно интенсивное свечение моря. В одних случаях непосредственно перед цунами море сильно отступает от берега; при этом дно может обнажиться на сотни метров. В других случаях этого не происходит, гребень волны появляется у берега без предшествующего его появлению кратковременного отлива. Обычно цунами приходит в виде не одной, а нескольких волн, следующих одна за другой. Наиболее разрушительными оказываются первая либо вторая волна.

Можно провести сравнение волн цунами с сильными ветровыми (штормовыми) волнами. Прежде всего, они различаются по скорости распространения и притом довольно существенно. Как отмечалось ранее, скорость установившихся штормовых волн составляет 0,8 от скорости ветра. Скорость сильного ветра (8…10 баллов) равна 20…30м/с. Значит, скорость штормовых волн следует оценить в 60…90км/ч. Это, конечно, большая скорость. Однако, скорость цунами на порядок выше (700…1000км/ч). Длина штормовых волн не превышает 100…500м, длина же цунами в 100…1000 раз больше. В то же время высота штормовых волн в открытом океане доходит до 10…20м, а высота цунами не превышает 1…3м. Следовательно, крутизна штормовых волн оказывается в тысячи и десятки


тысяч раз больше крутизны волн цунами. Поэтому опасны для судов в открытом океане именно штормовые волны; что же касается волн цунами, то, как я уже говорила, без специальных приборов их даже обнаружить практически невозможно.

Совсем иное дело – волны в прибрежной полосе, Теперь по степени опасности на первое место выходят волны цунами. Штормовые волны в прибрежной полосе производят куда меньше разрушений, нежели цунами. Было бы неправильно объяснять это только тем, что высота волн цунами может увеличиться при подходе к берегу до 40…50м, тогда как высота штормовых волн в прибрежной полосе редко превышает 20…30м. Волна цунами высотой всего 10м во много раз более опасна. Штормовая волна высотой 20м. Дело в том, что штормовые волны имеют существенно меньшую длину и скорость по сравнению с цунами; кроме того, они наносят по берегу разрозненные удары, каждый из которых приходится на маленький участок береговой линии. Волна же цунами стремительно подходит к берегу единым водяным валом (водяной стеной) протяженностью в десятки километров и более, в результате на берег сразу обрушиваются огромные массы воды. Вот эта монолитность прибрежной волны цунами в сочетании с ее высотой, огромной длиной, а также большой скоростью движения и делает ее удар столь катастрофическим для береговых построек, судов, стоящих на рейде, и, разумеется, людей, оказавшихся в пределах досягаемости волны.


5.Физика цунами.

Наверное, все знают сказку о Садко. Вспомним, как попал Садко в подводный дворец морского царя, и как пришлось ему, по требованию хозяина дворца играть на гуслях. «Заиграл Садко на гуслях, весело и задорно. Гости за столом не могли усидеть да и пустились в пляс. И так расплясались, что на море-океане великая буря началась. И много в ту ночь кораблей сгинуло. Страсть сколько людей потонуло!» Как говорится «сказка ложь да в ней намек». Помня об этом, попробуем объяснить с позиции физики, что верно и что неверно в описанной сцене из сказки. Пляску гостей в подводном царстве можно сопоставить с подводными землетрясениями. Согласно сказке, сотрясения на дне передались на поверхность моря и вызвали там сильное волнение.

Передача сотрясения от дна к поверхности моря действительно происходит; именно так зарождается волна цунами. Неправильно, однако, то, что эта передача вызвала сильное волнение в открытом море. Мы уже знаем, что в открытом море волна цунами совершенно безобидна; ее крутой нрав обнаружится лишь тогда, когда она добежит до берега.

Итак, предположим, что вследствие землетрясения, взрыва подводного вулкана или сильного обвала некоторый участок морского дна быстро сместился, например, вверх и соответствующий участок поверхности моря на водной поверхности возникает небольшой холм. Это и есть очаг цунами; от него как от брошенного в воду камня, побежит во все стороны волна. Зарождается цунами в двух случаях: а) участок дна сместился вверх, б) участок дна сместился вниз. В первом случае цунами распространяется приливной волной вперед, а во втором случае – отливной волной вперед. Именно во втором случае наблюдается кратковременное отступление моря от берега непосредственно перед появлением гребня волны цунами.

Вся жизнь цунами может быть разделена на четыре последовательных этапа. Первый этап – зарождение волны. Второй этап – движение волны по просторам океана. Третий этап – взаимодействие волны с прибрежной зоной. Четвертый – обрушивание гребня волны на береговую полосу, перемещение водных масс над сушей.

О зарождении цунами мы уже говорили. Рассматривая движение цунами по океанским просторам, необходимо принять во внимание огромную длину этих волн, во много раз превышающую глубины океанов. Для волн цунами все моря и океаны являются мелкой водой. Поэтому скорость распространения цунами описывается формулой: υ=√gH. Допустим, что глубина океана равна 4 км. Подставляем в упомянутую формулу значения g=10м/с² и Н=4000м, получаем υ=200м/с=720км/ч.

Высота и длина волны цунами (а значит, и ее энергия) зависят от силы подземных толчков, от того, насколько близко к поверхности дна находится эпицентр землетрясения, от глубины моря в данном районе. Очевидно, что волна цунами будет тем мощнее, чем крупнее масштабы смещения дна, и

чем быстрее совершаются эти смещения. Все это, однако, не влияет на скорость волны цунами, которая определяется фактически только глубиной океана. В разных точках океана глубина различна; соответствующим образом будет изменяться и скорость цунами. Зная рельеф океанского дна и место зарождения цунами, можно рассчитать, через какое время волна добежит до того или иного побережья.

Рассмотрим задачу. Как будут отличаться моменты прихода волны цунами в пункты В и С, отстоящие от очага цунами А на 1000км, если к северу от А глубина океана Н1=4км, а к югу Н2=1км?



Обозначим расстояния АВ и АС через L. В пункт В волна придёт через время t1=L/√gH1, а в пункт С через время t2=L/√gH2. Используя численные значения величин, находим: t1=5000с=83,5мин, t2=104с=167мин. Таким образом, в пункт С цунами придёт на t2 – t1=83, 5мин позже, чем в пункт В.

Когда цунами приближается к побережью, начинается третий этап её жизни – существенно уменьшаются скорость и длина волны, начинает расти её высота. Предположим, что волна переместилась от линии, где глубина Н221). Скорость волны уменьшится при этом на величину

∆v=√gH1 - √gH2,

а длина волны сократится на величину

∆λ=Т(√gH1 - √gH2).

Записывая последнее выражение, мы воспользовались предыдущей формулой и считали при этом, что период волны Т остаётся неизменным. Выделим участок волнового фронта протяжённостью L и оценим потенциальную энергию массы воды, поднятой гребнем волны, имеющим высоту h.

Е=mgh/2=(ρLhλ/2)gh/2=1/4ρLgh2λ.

Гребень волны не имеет прямоугольной формы, запишем

Е=αρLgh2λ,

Где α – некоторое число (очевидно, что α<1/4). Будем полагать, что по мере перемещения с относительно глубокого места (где параметры волны есть h1 и λ1) на более мелкое (где параметры h2 и λ2) сохраняется величина Е, которую можно рассматривать как меру энергии, запасённой в волне. Получаем:

h21λ1=h22λ2

С учётом формулы λ=Т√gH, находим:

h2/h1=4√H1/H2.

Это соотношение известно как закон Эри – Грина.

Рассмотрим задачу. Во сколько раз изменяется скорость, длина и высота волны цунами при её перемещении от линии, где глубина Н1=5км, к линии, где глубина Н2=50м?

Обозначим параметры волны для глубины Н1 через υ1, λ1,h1, а для глубины Н2 через υ2, λ2, h2. В данном случае Н12=100 и поэтому, согласно h2/h1=3,16. Исходя из того, что υ=√gH, находим υ12=√Н12=10. Аналогично для длин волн: λ12=10. Предположим, что вдали от берега волна цунами имела скорость 1000км/ч, длину 10км, а высоту 2м. При приближении к берегу, на глубине 50м, её скорость уменьшится до 100км/ч, длина сократится до 1км, а высота увеличится до 6,3м.

Заметим, что все эти расчеты являются приближенными. В частности, они явно не годятся, когда глубина воды становится порядка нескольких метров. В этом случае уже нельзя пренебрегать трением о поверхность дна и, кроме того, необходимо принимать во внимание, что теперь волна становится неустойчивой. Она обрушивается на берег – начинается последний (четвертый) этап в ее жизни.




На рисунке показано в общих чертах, как изменяется профиль волны цунами на последнем этапе. 0- уровень спокойного моря,1-7 последовательные профили волны, обрушивающейся на берег и выбрасывающей на него массы воды.


6.Бедствия, причиняемые тропическими циклонами.

Жители Японии, Кореи, Китая, Австралии, Индии, южных районов США, Центральной Америки, островов Карибского моря знакомы с исключительно грозным природным явлением – тропическими циклонами. В Америке их называют ураганами, а на западном побережье Тихого океана тайфунами. Название «ураган» связано с именем бога бурь у древнего народа майя. «Тайфун» в переводе с китайского означает «очень большой ветер».

Отметим некоторые мощные тропические циклоны, зарегистрированные во второй половине нашего столетия.

В сентябре 1959 года на Японию обрушился тайфун «Вера» (по странной иронии, тайфунам и ураганам женские имена). Население Японии было предупреждено о приближении тайфуна, принимались все возможные меры предосторожности. И, тем не менее, погибли 5 тысяч человек, были ранены 32 тысячи, остались без крова полтора миллиона. Тайфун уничтожил, либо выбросил на берег более 400 судов, в том числе 12 океанский судов большого тоннажа. Более чем в ста местах были разрушены железные дороги, огромное число автомобилей было сброшено с дороги, разбито вдребезги.

В июне 1962 года мощный тропический циклон опустошил побережье Бенгальского залива в районе от Дакки до Читтагонга. Он унес 22 тысячи человеческих жизней.

13 ноября 1970 года мощный тайфун обрушился на побережье Пакистана. Поднятая тайфуном волна высотой до 8 метров прошла над густонаселенными островами и ударила по прибрежной полосе материка. Гигантская волна и ураганные ветры вызвали катастрофические разрушения. По официальным данным погибло более 300 тысяч человек.

Поистине, тропические циклоны представляют одно из наиболее грозных и разрушительных явлений природы. Они достаточно регулярно посещают определенные районы земного шара, при этом охватывают всякий раз значительные территории и могут существовать от нескольких суток до нескольких недель. Их исключительно высокую способность к разрушению обусловливают три одновременно действующих фактора: ураганные ветры, скорость которых может достигать 400…500 км/ч; обильные и продолжительные ливни (до 10³ мм за сутки и даже более); нагон на побережье гигантских штормовых волн (штормовые приливы).

Что же такое – тропический циклон? Чем он отличается от обычного циклона?


7.Физика тропического циклона

Обычный (внетропический) циклон возникает в результате взаимодействия друг с другом холодного и теплого воздушных фронтов. Он представляет собой крупномасштабный вихрь диаметром порядка 1000км (он может быть и значительно больше – до 2000 км.) и высотой от 2 до 20 км. Воздушные массы движутся в области циклона по спирали, закручивающейся к его центру (против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном). В центре циклона давление воздуха ниже, чем на периферии, именно поэтому двигающиеся по спирали воздушные массы стремятся к центру, где они затем поднимаются вверх, порождая сильную облачность. Скорость ветров в обычном циклоне не превышает, как правило, 50…70 км/ч.

Внетропические циклоны обычно не причиняют серьезных неприятностей. Лишь в редких случаях они сопровождаются ветрами – вроде тех, которые возникли летом 1984 г в центральном районе европейской части СССР. Кроме того, они могут вызвать опасные наводнения в устьях некоторых рек – таковы ленинградские наводнения. В остальном, внетропические циклоны достаточно безобидны. Вполне понятно, почему жители средних и северных широт остаются совершенно спокойными, услышав сообщения метеослужбы о том, например, что в Северной Атлантике зародился обширный циклон, который перемещается на юго-восток и в ближайшие сутки захватит северные районы Европы, Прибалтику, север европейской части СССР. Это означает, что скоро испортится погода, пойдут дожди – только и всего.

Совсем иное дело тропический циклон. Мы уже познакомились с результатами деятельности некоторых таких циклонов. Тропический циклон поистине страшен – это ураганные ветры, ливни, наводнения, разрушения и многочисленные смерти. Выделим принципиальное отличие тропического циклона от обычного.

Если в центре обычного циклона давление воздуха понижается до (9,5…9,6)∙104Па, реже до 9,3∙104Па (это соответствует 713…720мм рт. ст. и 698мм рт. ст., так как 1Па=0,75мм рт. ст.), то в центре тропического циклона давление падает более сильно – до 9∙104Па (675мм рт. ст.). Диаметр области тропического циклона, как правило, в несколько раз меньше характерного диаметра обычных циклонов – он составляет 200…500км. Сильное снижение давления в центре и относительно малый диаметр области тропического циклона указывают на наличие большого перепада (лучше сказать, градиента) давления в радиальном направлении. Поэтому ветер в тропическом циклоне достигает исключительно огромной силы – его скорость, как мы уже отмечали, может стать равной 400…500км/ч.

При подобных скоростях воздух поднимается как некая твёрдая субстанция, наносящая удары, подобные ударам пушечных ядер.

Скорость ветра возрастает по мере приближения к центру циклона. Ветры бешено крутятся, но не могут перейти некоторого предела, оставляя в самом центре циклона область диаметром 10…40км, где царит полное затишье – знаменитый глаз тайфуна. Область глаза характеризуется наиболее низким атмосферным давлением и повышенной температурой. Вдоль границы этой области с внешней стороны возникает особенно сильный восходящий поток тёплого воздуха.

Тропические циклоны зарождаются в низких широтах субтропических областей океанов в результате взаимодействия дующих в этих областях постоянных ветров (пассатов) с мощными конвекционными восходящими потоками воздуха, возникающими над сильно нагретой поверхностью океана. Основной источник энергии тропических циклонов – выделение огромных количеств скрытой теплоты при конденсации водяных паров в восходящих воздушных потоках. Возникнув, циклон начинает перемещаться над земной поверхностью, скорость этого перемещения невелика – обычно она составляет десятки километров в час. Иногда циклон может на некоторое время зависать над какой-нибудь местностью. Как правило, циклоны перемещаются в направлении от низких к более высоким широтам, их траектории могут быть достаточно сложными.


8.Штормовые приливы и Ленинградские наводнения.

Подъём уровня воды в океане при прохождении тайфуна связан с существенным понижением давления в центре тайфуна. Развивающиеся вблизи глаза тайфуна высокие волны, очевидно, перемещаются вместе с тайфуном и, в частности, могут «зацепить» побережье. В результате и разыгрывается разрушительный штормовой прилив, в котором поднятые ураганным ветром волны объединяются с барическим подъёмом уровня воды в океане, а, возможно, также и с обычным приливом. В результате на берег обрушиваются огромные массы воды, производя катастрофические разрушения. Высота наводнений, вызванных штормовыми приливами, в значительной мере увеличивается за счёт обильных ливней, которые обычно сопровождают тайфун. Кроме того, необходимо иметь в виду, что над поверхностью океана во время тайфуна бушуют сильнейшие ветры. Отмечу ещё, что, в отличие от волн цунами, волны, поднимаемые тайфуном, очень опасны не только в прибрежной полосе, но и в открытом океане.

За время существования Санкт-Петербурга уровень воды в Неве в черте города 250 раз поднимался более чем на 1,5м выше обычного. При больших подъёмах воды происходили наводнения, причинявшие значительные разрушения, уносившие многие человеческие жизни. В сентябре 1777г. вода поднималась на 3,1м над ординаром, в ноябре 1824г. – на 4,1м, в сентябре 1924г. – на 3,7м, в сентябре 1975г. – на 2,7м.

Наводнение 1824 г ярко описано А.С Пушкиным в поэме «Медный всадник»:
^

Но силой ветров от залива

Перегражденная Нева


Обратно шла, гневна, бурлива,

И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,

Нева вздувалась и ревела,

Котлом клокоча и клубясь.

И вдруг, как зверь остервенясь,
^

На город кинулась…


Поэт правильно указывает причину наводнения: сильные ветры в Финском заливе «переградили» Неву, заставили ее воды идти вспять.

Представим себе циклон, центр которого медленно перемещается вдоль Финского залива с запада на восток. Понижение давления в центре циклона приводит к барическому подъему уровня воды; поверхность залива в центре циклона слегка вспучивается. Этому способствуют ветры, которые, крутясь, сгоняют воду к центру циклона. По мере перемещения к более мелководной восточной части залива вспучивание водной поверхности нарастает – возникает довольно высокая приливная волна, которая входит в устье Невы и как бы вынуждает ее повернуть обратно. В результате уровень воды в реке существенно поднимается – начинается наводнение.

9.Заключение.

К большому сожалению, на данном этапе развития научно-технического, нашествие цунами до сих пор остаётся, в большинстве случаев, не совсем прогнозируемым и предсказуемым. Очень часто цунами сложно предсказать, а вот циклоны научились прогнозировать. Практически все циклоны, которые имели место в 2005 году, были предсказаны, население оповещено, поэтому человеческие жизни спасены. Но до сих пор при словах циклон, цунами в души людей закрадывается страх и ужас. Многочисленные легенды и обращения поэтов к цунами описывают эти явления природы как нечто сильное, величественное и в тоже время страшное и ужасное. Землетрясения, цунами, последствия от них – всё это вполне объясняется и рассчитывается с позиции современного физического взгляда на эти явления.

Основную цель, которую я перед собой ставила перед началом работы над данной темой – обратившись к различным источникам, изучить физику цунами – я, практически, достигла. Мною были рассмотрены и проанализированы легенды о цунами и бедствия, причиняемые волнами цунами. Выяснена взаимосвязь между землетрясениями и закономерностями цунами, предприняты попытки описать цунами через решение несложных физических задач, особое внимание уделено циклонам как родственникам цунами по причиняемым ими бедствиям.

Данная тема привлекает внимание многих учёных, так как проблемы цунами, циклонов, приливов в последние годы чётко обозначены и выражены, в связи с огромной геомагнитной напряжённостью Земли, изменением климатических условий на планете Земля, в связи с халатным и безответственным отношением людей к своей планете. Обобщая сказанное можно сделать вывод и предположить, что данные явления будут проявляться и в будущем, даже в более выраженных формах.

Некогда Гёте призывал подходить к природе «почтительно и неторопливо», чтобы проникнуть в её тайны. Сегодня «почтительности» уже недостаточно. Обладающий огромным могуществом, современный человек обязан быть особенно внимательным к природе, обязан беречь её. Об этом страстно, с болью в сердце пишет русский советский поэт Леонид Николаевич Мартынов:

Слышу я Природы голос,

Порывающийся крикнуть,

Как и с кем она боролась,

Чтоб из хаоса возникнуть,

Может быть, и не во имя

Обязательно нас с вами,

Но чтоб стали мы живыми,

Мыслящими существами.

И твердить Природы голос:

В вашей власти, в вашей власти,

Чтобы всё не раскололось

На бессмысленные части!

10.Список литературы:

  1. Молэн П.А. Охотники за тайфунами: Перевод с франц. – М.: Мир,1967.

  2. Никонов А.А. Землетрясения: прошлое, современность, прогноз. – М.: Знание,1984.

  3. Тарасов Л.В. Физика в природе. – М.: Просвещение,1988.

  4. Шулейкин В.В. Очерки по физике моря. – М.: Изд-во Академии наук СССР,1962.

  5. Щетников Н.А. Цунами. – М.: Наука,1981.




Скачать 228,02 Kb.
оставить комментарий
Дата07.12.2011
Размер228,02 Kb.
ТипЗакон, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх