Может ли сегодня произойти такое же катастрофическое извержение, как те, которые навсегда вошли в историю человечества: Санторин, Везувий, Кракатау? Конечно, может. Уверены ли ученые в точности своих сегодняшних прогнозов? По мнению известного вулканолога, доктора геолого-минералогических наук Генриха Семеновича Штейнберга, в принципе проблема прогноза извержений решена. Извержение вулкана не начинается вдруг и неожиданно. Извержению предшествуют характерные изменения температуры, состава газов. В районе вулканов появляются слабые землетрясения, число которых нарастает. Очень много неоднозначных признаков, но по совокупности их можно относительно уверенно предсказывать извержения вулканов.
Сегодня это уже вопрос не столько научный, сколько инженерно-экономический: нужны деньги, чтобы развернуть систему контроля, мониторинга вулкана, и все будет нормально. В этом случае за несколько месяцев до старта извержения будет ясно, что вулкан находится в стадии подготовки, за пару недель – что уже началась активная стадия подготовки, и дня за три-четыре до извержения можно дать дату старта, когда оно произойдет.
Извержение вулкана не начинается неожиданно, ему предшествуют характерные изменения температуры и состава газов. В районе вулканов появляются слабые землетрясения, число которых нарастает. По их совокупности можно относительно уверенно предсказывать извержения вулканов. Кроме того, в арсенале ученых есть комплексный набор разных методов, которые являются косвенными указаниями на возможность извержения, и все дело в искусстве геофизика, который может их грамотно подобрать и интерпретировать. Такими параметрами являются сейсмическая активность, деформации поверхности земной коры, температура, состав и расход газов.
На Курильских островах Итуруп и Кунашир ведется мониторинг, и каждые два месяца выпускается прогноз по всем вулканам, затем рассылаемый по полусотне с лишним адресов. За все время наблюдений ученые не допустили ни одной ошибки.
Возникает естественный вопрос: а нужны ли кому-то кроме ученых настолько точные предсказания вулканических извержений? Такие прогнозы совершенно необходимы, прежде всего, тем людям, которые живут в окрестностях вулканов, потому что в случае катастрофического извержения надо эвакуировать население. Кроме того, выброс в атмосферу, в том числе и в ее верхние слои, огромных масс пепла резко усиливает опасность для пролетающих самолетов, особенно с реактивными двигателями.
Внешняя оболочка нашей планеты, литосфера, состоит из отдельных плит. Там, где они расходятся, формируется новая литосфера. В срединно-океанических хребтах возникают трещинные излияния, и новая магма, застывая, образует новые порции океанической литосферы. Там, где плиты пододвигаются одна под другую, наоборот, возникают вулканы, у которых имеются склоны и центральный кратер, через который и происходят извержения. Таким районом, к примеру, является знаменитое Огненное кольцо Тихого океана. Вулканы центрального типа тоже неодинаковы. Одни дают взрывы, а другие – нет. Примером вулканов первого, взрывного типа могут служить вулканы Камчатки.
Исследования показывают, что на континентах вулканические очаги обычно располагаются на глубинах от 50 до 200 километров. В океанах иная картина, потому что под их толщей, особенно в центральных частях, существует расплавленное вещество – астеносфера, а также вулканы, которые образуются в зависимости от того, насколько велика мощность несущей литосферы. Чем мощнее литосфера, тем выше образующийся вулкан. Основной спусковой механизм извержения, по-видимому, как-то связан с накоплением газов в магме, когда возникает опасность взрыва, и этот взрыв реализуется в общей связи с нарушением динамического равновесия между литосферой и внутренним напором жидкой составляющей магмы или астеносферы.
В настоящее время на Земле около пяти тысяч крупных вулканов, но это не значит, что все они действуют. Правда, разделить вулканы на действующие и на потухшие очень сложно, потому что в некоторых случаях проходят десятки миллионов лет, и вулкан, который считался полностью потухшим, вдруг дает огромное извержение.
Так, гора на острове Хеймаэй в Исландии считалась потухшим вулканом, уснувшим еще семь тысяч лет назад. Но 23 января 1973 года вулкан проснулся. У его подножия располагался большой рыбацкий город. В результате извержения он мог погибнуть, но жители решили, что можно попробовать залить лаву морской водой и отвести ее в сторону. К счастью, им это удалось. Получилась своеобразная дамба из лавы, которая и защитила город.
Другой пример. Весной 1902 года на острове Мартиника, входящем в группу Малых Антильских островов, в городке Сен-Пьер, над которым возвышался огромный дымящийся вулкан Мон-Пеле, водили экскурсии, любовались прекрасным видом, готовились к выборам мэра, не думая об опасности. Рано утром 8 мая вулкан взорвался и за несколько минут уничтожил весь город. Катастрофа произошла столь молниеносно, что стоявшие на рейде корабли сгорели, даже не успев выбрать якоря. Спасся лишь один человек – заключенный, которого уберегли толстые стены тюрьмы.
Возле вулканов всегда очень хорошая, плодородная почва. Поэтому люди и живут там, презирая опасность. Уже через несколько недель, а иногда и дней, на, казалось бы, безжизненных склонах вулканов появляются первые зеленые ростки.
Однако это не вся польза, которую люди научились извлекать из вулканов. Мой друг, вулканолог Генрих Семенович Штейнберг считает, что вулкан может стать и испытательным полигоном. Еще в 1969 году он стал начальником экспедиции и геологической части программы испытаний лунохода. В его задачу входило подобрать площадки, которые по рельефу, физико-механическим свойствам и условиям проходимости максимально бы соответствовали лунной поверхности. Луноход испытывали в районе вулкана Толбачик. Когда аппарат запустили на Луну, то оказалось, что толбачинская площадка почти полностью совпала с поверхностью спутника Земли.
Нередко вулканы, которые считались потухшими, неожиданно оживают. В конце 1970-х годов на острове Кунашир, где расположен грозный современный вулкан с обманчиво-ласковым именем Тятя, местные жители поведали мне весьма поучительную историю, довольно точно отображающую возможности современной вулканологической науки. В 73-м году у них в Южно-Курильске выступал один из известнейших наших вулканологов, профессор, доктор наук, автор многих книг о вулканах. Он рассказывал о признаках, по которым можно опознать угрозу близкого извержения. Лекция прошла с большим успехом.
После лекции заинтересованные слушатели спросили у профессора, когда, по данным науки, можно ожидать извержения вулкана Тятя. Вопрос не праздный: вулкан – вот он, из окна виден. Лектор успокоил собравшихся, обстоятельно разъяснив, что следующего извержения следует ожидать не ранее чем через сто лет. Все, довольные, разошлись по домам, а на следующее утро неожиданно началось сильное извержение Тяти, и в первых рядах бегущих видели уважаемого профессора.
Грозная и непонятная сила вулкана заставляет все время помнить об опасности и задумываться о том, как ее можно обойти. Вулкан, конечно, усиливает мистическую составляющую мышления. Идея Бога ближе для людей, которые живут рядом с вулканом, чем для людей, которые живут просто в горах. Вулкан напоминает живое существо. И вероятно, нет ничего удивительного в том, что люди с давних времен приписывали вулканам магические свойства и придумывали богов, связанных с вулканами. Например, сам Вулкан, который дал название этому образованию у древних греков и, наконец, трудолюбивый Гефест.
Мне дважды удалось побывать на Гавайях. Местное население там верит в богиню вулканов Пеле, которая с помощью извержений просушивает острова от сырости. В честь нее Международный астрономический союз (International Astronomical Union) даже назвал вулкан на спутнике Юпитера Ио, признанный самым вулканически активным телом Солнечной системы. Гравитационное влияние гиганта Юпитера пробуждает на поверхности его спутника множество серных вулканов.
Однако в одном все мифы народов мира сходятся: тревожить хозяина вулкана не стоит. Жаль только, что мы не можем, как Маленький принц, герой Экзюпери, прочищать вулканы на своей планете. Но возможно, мы научимся извлекать из них полезные ископаемые. Есть много месторождений, связанных непосредственно с вулканической деятельностью: очень широкие комплексы, начиная от золота и серы и кончая горячими водами.
Горячая вода – это важное полезное ископаемое. Исландцы гордятся, что на их острове нет ни одной дымовой трубы, потому что все топится только на геотермальном тепле. Гордиться своими геотермальными электростанциями и курортами могут и жители Камчатки. Например, в семидесяти километрах от Петропавловска-Камчатского расположен прекрасный курорт Паратунка. Геотермальная станция уже много лет обеспечивает их теплом и электричеством. Осталось лишь научиться извлекать вещества, содержащиеся в этой воде, поскольку на поверхность вместе с водой и теплом поднимается буквально вся таблица Менделеева.
И все-таки, что такое вулканы в нашей жизни? Враги или союзники? Убийцы они или, наоборот, создатели жизни? Когда погаснет последний вулкан, не превратится ли вулканология как наука из земной в науку о других планетах, в космическую? Ответ на этот вопрос до сих пор не найден. Именно в поисках ответа на него ученые вновь и вновь будут опускаться в кратеры вулканов, внимательно прислушиваясь к их грозному дыханию.
Вам странным кажется наш дом,
Лишь скалы голые кругом,
И солнце, что всплывает в океане,
Но не твердите нам о том,
Что на вулкане мы живем,
Ведь все мы существуем на вулкане.
Еще в квартире тишина,
Еще верна тебе жена,
И чай сияет в утреннем стакане,
Но зря надеешься, чудак,
Что и назавтра будет так, —
Ведь все мы существуем на вулкане.
Еще послушна и слепа
Кружит по улицам толпа,
Но держит враг за пазухою камень,
И кто сумеет предсказать,
Когда прольется кровь опять,
Ведь все мы существуем на вулкане.
Земля старей иных планет,
Но кто сегодня даст ответ,
Когда она во тьму Вселенной канет.
Уронят бомбу, и привет,
И мира не было, как нет —
Ведь все мы существуем на вулкане.
Можно ли управлять ураганом?
Вероятно, каждый из нас не раз сталкивался с такой картиной: стоит ясный солнечный день, не шелохнется ни травинка, ни листочек. Но вдруг неожиданно откуда-то налетает внезапный сильный ветер, и картина стремительно меняется, а что еще страшнее – иногда возникают смерчи. Крутящийся черный столб губит все на своем пути, вырывая с корнем деревья, закручивая и унося вверх автомобили, людей. Вспомним сказку «Удивительный волшебник из страны Оз», где девочку уносит прямо вместе с домом. Но помимо смерчей существуют еще ураганы и торнадо. Мне не раз приходилось встречаться с ними на бортах судов в океане. Как же справиться с разрушительной силой этих грозных явлений природы и эффективно противостоять им? Ответы на эти вопросы учеными пока не найдены.
В конце августа 2005 года весь мир испытал сильнейшее потрясение, увидев в теленовостях и на первых полосах газеты репортажи о бушующем на юге Соединенных Штатов урагане по имени «Катрина». Ураган нанес сокрушительный удар по американскому побережью Мексиканского залива. «Катрине» была присвоена самая высокая степень опасности. Скорость ветра в эпицентре достигала почти трехсот километров в час, а высота волн – девяти метров. Ураган двигался на восток в сторону Нового Орлеана. «Катрина» за считаные минуты практически уничтожила крупнейший город в штате Луизиана. После того как шторм прорвал защитную дамбу, уровень воды в восточной части города поднялся на четыре метра и достиг второго этажа жилых домов. Люди пытались спастись всеми доступными средствами, но все же многие оказались бессильны перед бушующей стихией. Общее число погибших в штатах Луизиана и Техас превысило тысячу человек. Ущерб составил более 40 миллиардов долларов.
Слово «ураган» возникло у аборигенов Карибского моря, слово «тайфун» родилось в Юго-Восточной Азии и переводится как «резкий ветер». Термин «циклон» появился в Древней Греции и в буквальном переводе означает «кольцо змеи» – этим подчеркивается, что закручивающийся воздух уносится вверх.
Чаще всего ураганы, они же тайфуны и тропические циклоны, возникают над теплыми водами Мирового океана в тропической зоне, где температура воды примерно 26-27 градусов по Цельсию. В условиях высокой температуры поверхности океана и атмосферной неустойчивости происходит очень быстрый подъем теплых воздушных масс в средние слои атмосферы – в так называемую тропосферу. И начинается конвективный процесс, то есть попросту перемешивание. В вихревой системе, называемой циклоном, атмосферное давление понижается к центру и вблизи поверхности земли воздушное течение, направленное к центру, имеет вращательную составляющую. Образование урагана над океаном начинается с конденсации огромных масс водяного пара. При этом выделяется большое количество тепла, что усиливает восходящие потоки, а давление продолжает падать, и образуется мощная облачность, и, конечно, выпадают обильные дожди.
Происходит это так: сначала возникает область пониженного давления, называется она «тропическая депрессия». Затем она оформляется в тропический циклон. У поверхности океана очень теплый воздух, а вот в средней тропосфере на высоте трех-пяти километров низкая температура – вот тогда возникает очень интенсивная конвекция. И в этом случае барические градиенты, то есть поле давления, которое тоже очень быстро меняется на небольшом пространстве, вызывает сильные ветра, а они, в свою очередь, поднимают волны.
Это ветровое волнение очень мощное. Оно вызывает волны высотой с пяти-шести, а иногда даже и десятиэтажный дом. Обрушиваясь на побережье, они смывают все на своем пути на расстоянии нескольких сотен метров. Естественного стока рек не происходит, потому что сильный ветер гонит волну в другую сторону. В реки поступает огромное количество океанской воды: начинается наводнение, реки запираются. Это невозможно предотвратить никакими доступными средствами. Обычно тропические циклоны обладают колоссальной массой воды и сопровождаются мощными ливнями. В Мексиканском заливе, на юго-востоке Соединенных Штатов, некоторые города находятся ниже уровня моря, и когда размываются дамбы, как было с тропическим ураганом «Катрина», тогда действительно возникает настоящая катастрофа.
Ко всем несчастьям, обрушившимся с небес, прибавляются осадки, которые ураган приносит с собой. За сутки может выпасть годовая норма дождя, например. Почва не успевает впитать такое огромное количество влаги. Если выход из океана тропического циклона или урагана происходит в районе крупного города, наподобие такого, как Новый Орлеан, то трагедия неминуема. Городской асфальт не дает воде впитываться, и подъем уровня воды происходит очень быстро. Стремительно разливаясь, вода закрывает огромные территории и жилые дома.
Тропические циклоны различны по своей интенсивности. Наиболее сильные называются ураганами. Количество их в Тихом и в Атлантическом океанах примерно 9-10 в год. В свое время 2005 год побил вообще все рекорды по силе и частоте ураганов. Но почему-то все они обычно носят красивые женские имена: «Сильвия», «Рита», печально известная «Катрина». Не потому ли, что названия им дают, как правило, ученые-мужчины, которые хорошо знакомы с неукротимой яростью женского характера?