Оказалось, что большие волны бывают двух видов — цунами (что в переводе с японского означает «большая волна в гавани») и так называемые одиночные волны-убийцы.
С причинами образования цунами исследователи разобрались довольно быстро. Оказалось, что их эпицентром обычно является очаг подводного землетрясения. Вместе с морским дном сотрясается и вода над ним. В результате возникают колебания жидкости, которые образуют огромные волны. В открытом море моряки таких волн почти не замечают — вода плавно приподнимает и столь же плавно опускает их корабль. Но по мере приближения к суше характер волны значительно меняется. На мелководье она как бы опирается о дно, вырастает прямо на глазах и обрушивает на берег громадный вал высотой в десятки метров. Такая гигантская волна способна прокатиться в глубь суши на несколько километров, сметая на своем пути автомобили, дороги, дома.
Но почему в одном месте волна словно щадит людей, а в другом она беспощадна? Заинтересовавшись этим вопросом, Ирина Диденкулова разработала физико-математическую модель распространения такой волны и предложила новый подход к оценке наката волн на берег. Это оказалось крайне важно для экономики. Ведь, зная рельеф дна в конкретном месте, можно рассчитать возможные риски от цунами и с ясной головой принимать решение, где и что строить. Кстати, отсутствие такой оценки стало одной из главных причин трагедии с японской АЭС «Фукусима». Местные ученые недооценили возможный размах стихии.
«Мы же с коллегами показали, что двух традиционных параметров для определения волны — высоты и длины — недостаточно, чтобы оценить возможный риск ее наката на берег, — рассказала Ирина Игоревна. — Оказалось, не менее важно учитывать форму волны и, прежде всего, крутизну переднего фронта. Кроме того, мы проанализировали различные варианты рельефа дна и самих берегов. Это позволило создать классификатор, где показаны наиболее опасные варианты сочетания рельефа и цунами. В частности, в бухтах параболической формы волны усиливаются значительно больше, чем на открытых берегах. Именно это стало главной причиной катастрофических цунами на Самоа в 2009 году, а также в Японии в 2011-м, когда затопило АЭС «Фукусима».
Цунами в океане — явление довольно обычное. Но цунами на реке или озере? Оказывается, и здесь появление больших волн вполне реально. Такие явления зафиксированы, к примеру, на озерах Швейцарии и Новой Зеландии.
«У нас подобные явления наблюдались в свое время на Иртыше, — продолжала рассказ И. Диденкулова. — А летописи повествуют, как в 1597 году на Волге поднялась такая волна, что суда выбросило на 50 метров на сушу. Причина — оползень Печорского монастыря в Нижнем Новгороде. Нами опять-таки предложены аналитические модели возникновения цунами от подводных оползней».
Цунами порой налетают внезапно…
С волнами-убийцами и вовсе получилась почти детективная история. Долгое время ученые полагали, что таких волн нет в природе. Дескать, рассказы моряков о появлении в относительно спокойном море одиночных волн высотой в 20–30 метров — не более чем байки. У страха, как известно, глаза велики.
Однако снимки из космоса, математические расчеты последствий страшных ударов, которые стихия нанесла тем кораблям, что все же добрались до порта с проломленными бортами, без надстроек, сбитых волной, а то и с оторванными носами, показали — такие волны вовсе не вымысел.
Стали доискиваться до причин их образования. Было высказано немало гипотез, в том числе и весьма экзотических — дескать, такие волны создают огромные осьминоги-кракены, изредка выныривающие из морских глубин. На самом деле все оказалось гораздо прозаичнее. Из физики известно, что разные волны могут взаимодействовать, вызывая усиление и ослабление волнения. Наложение двух волн может вызвать волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией. Именно интерференцией многие ученые и объясняют сегодня возникновение в некоторых местах океана необычно высоких волн.
«Если говорить простым языком, то причина образования волны-убийцы прежде всего в статистике. Она показала, что волна-убийца — просто очень большая волна в поле случайных волн (как минимум в 2 раза больше среднего значения). Ее опасность не столько в высоте, сколько в неожиданности, — рассказывает И. Диденкулова. — Цунами — тоже очень большая волна, но ее можно предсказать. Произошло землетрясение с соответствующими параметрами — жди цунами. А волну-убийцу предсказать нельзя: все попытки, которые ныне делаются, идут пока на вероятностном уровне, то есть вероятность появления такой волны при таких-то условиях больше, а при таких-то меньше».