Текст книги "Жидкости"

Глава 3. Глубокие

Вода в моей пластиковой бутылке сильно отличалась от океанской, которую я видел сквозь овальный иллюминатор. Разница была не только в составе – содержании солей и т. п., – но и в поведении. Мировые океаны постоянно в движении: они одновременно рождают ветра и разгоняются под их действием; они порождают облака и формируют погодные системы; и, кроме того, запасают тепло. В океанах есть гигантские глобальные течения, которые оказывают заметное влияние на климат. Таким образом, океаны, покрывающие 70 % поверхности нашей планеты, хотя и состоят приблизительно из тех же молекул, не могут считаться просто гигантскими копиями той же воды, что находится в моей бутылке. Это совершенно другие «звери».

Кстати, «зверь» – самое удачное, вероятно, слово для их описания. Океаны опасны, каким бы умелым и опытным пловцом вы ни были; держаться на поверхности воды больше нескольких часов подряд чрезвычайно трудно. Мой вам совет: если вдруг окажетесь в море далеко от берега, не тратьте силы на борьбу с течениями. Лучше плывите на спине и ожидайте спасения. Хотя, на мой взгляд, это не слишком подходящее слово для описания того, что происходит, когда человек спокойно покачивается на воде. Плывут (точнее, ходят по морю) лодки и корабли. Они великолепны; они движутся по маршруту, погрузив в воду небольшую часть своего корпуса. Когда же я пытаюсь «лежать на воде», большая часть моего тела погружается в нее; если повезет, мне удается при этом высунуть наружу нос, и то приходится всё время отфыркиваться, как киту, втягивая им воздух и одновременно пытаясь (как правило, безуспешно) не втянуть заодно и воду. Чтобы по-настоящему плыть, на мой взгляд, нужно не просто лежать на поверхности воды, а делать это без усилий. А стандартное определение другое, и Архимед две тысячи лет назад, безусловно, имел в виду не это, когда открыл принцип плавания и, как всем известно, вскричал «Эврика!», не вылезая из ванны.

Архимед был греческим математиком и инженером. Он заметил, что, когда человек погружается в ванну, уровень воды в ней повышается. Причина достаточно очевидна: вы сидите там, где прежде находилось некоторое количество воды. Она не сжимается под вами, как сжался бы поролоновый матрац; она, будучи жидкостью, обтекает вас и находит для себя другое место. В ограниченном пространстве ванны единственное место, куда она могла бы направиться, находится выше ее первоначального уровня. Если, когда вы забираетесь в ванну, она уже полна, вода перельется через край и потечет на пол. Вот здесь-то и приходит черед знаменитого эксперимента Архимеда. Собрав пролитую через край воду в другой сосуд, вы сможете узнать с ее помощью кое-что интересное: вес этой воды равен так называемой архимедовой, или выталкивающей, силе, которая на вас действует. Если эта сила меньше вашего веса, вы утонете; иначе поплывете. Это правило применимо к любому объекту. Эврика!

Причина, по которой одни вещи плавают, а другие тонут, сводится к тому, больше или меньше их вес, чем у эквивалентного им объема воды

По сути, Архимед открыл, что можно заранее определить, будет ли объект плавать или тонуть: достаточно вычислить вес воды, которую он вытеснит при погружении. Для сплошного однородного предмета нужно сравнить плотность материала с плотностью воды. Так, древесина, вес которой на единицу объема меньше, чем у воды, имеет меньшую плотность и потому плавает. Сталь плотнее воды и тонет. Но есть один фокус: корабли все-таки можно строить из стали, если делать их пустотелыми. Тогда средняя плотность объекта может оказаться меньше плотности воды, и корабль удержится на воде. Всё очень просто. Переместимся на две тысячи лет вперед от даты Архимедова триумфа и обнаружим, что стоимость стали теперь достаточно низка, чтобы строить корабли из нее. Современный морской торговый флот, перевозящий 90 % мировых товаров, почти полностью состоит из стальных судов.

Человеческое тело состоит из веществ разной плотности: кости, например, плотные, но есть ткани менее плотные, а кое-где имеются и пустоты. В целом наша плотность чуть меньше, чем у воды, поэтому мы можем плыть. Но если уравнять свою плотность с плотностью воды, навесив на себя что-нибудь тяжелое – например, металлический пояс, – можно добиться состояния нулевой плавучести, когда вы не будете ни погружаться, ни всплывать. Идеальный вариант для погружений с аквалангом. Когда вы под водой в состоянии с нулевой плавучестью, на вас не действует никакая суммарная сила; ничто не заставляет всплывать к поверхности, как и опускаться на дно океана. Человек в снаряжении аквалангиста, по сути, невесом в воде и может спокойно исследовать в глубине коралловые рифы и затонувшие корабли. Ощущения так похожи на космическую невесомость, что астронавты даже тренируются в бассейнах.

Без специального снаряжения человеческое тело всплывает. Но его плотность лишь чуть меньше плотности воды, и человеку приходится погружать в нее более 90 % тела, чтобы вытеснить достаточно воды для поддержания своего веса. У полных людей плавучесть выше, чем у худых: соотношение жира и костей делает их менее плотными. Мокрые гидрокостюмы тоже добавляют плавучести, поскольку покрывают тело заметным слоем материала, значительно менее плотного, чем вода. В море плавать немного проще, чем в бассейне, потому что в морской воде растворено немало минералов, таких как соль, она же хлорид натрия. Когда она растворяется в воде, натрий и хлор переходят в жидкость, разделяясь и втискиваясь между молекулами воды. Наличие этих атомов в воде делает ее плотнее, и вам не приходится вытеснять так много, чтобы скомпенсировать свой вес, как в пресном водоеме. А в воде ближневосточного Мертвого моря так много соли (в десять раз больше, чем в Атлантическом океане), что на его поверхности можно лежать и покачиваться, как утка.

Человек, лежащий на воде в Мертвом море

Если вы можете лежать на воде, то способны и плавать: это одно из величайших удовольствий в жизни. В воде вы не только невесомы, но и скользите, как танцор. Прямо под поверхностью лежит целый незнакомый мир. Забудьте о том, каких расходов требует экспедиция на Марс и как интересно заниматься поисками жизни на других планетах. Океаны – тоже во всех смыслах чужие для нас миры. Чтобы их посетить, достаточно надеть очки для плавания и сделать быстрое движение ногами, погружаясь в воду с головой. Постепенное скольжение вниз, в бирюзовые глубины кораллового рифа, – одно из самых чудесных впечатлений, которые вы можете получить в жизни. Рыбы вокруг настороженно смотрят на вас и, махнув хвостом, мастерски уходят с вашего пути. Плывя, вы вытягиваете вперед одну руку, а затем, двигая ее назад, заставляете воду вокруг себя двигаться достаточно быстро, чтобы не давать молекулам свободно расходиться; они натыкаются друг на друга и в результате действуют на вас с некоторой силой. Именно она толкает вас в противоположном направлении – вперед. В этом суть плавания: ваши руки и ноги постоянно отпихивают воду позади вас, тем самым подталкивая вас вперед. Это не просто увлекательно; вы становитесь другим человеком. Если на суше вы, возможно, двигаетесь неуклюже и медленно, то в воде можете вертеться и скользить, как дельфин. Вы свободны.

Я когда-то жил в Дублине в районе под названием Дун-Лэаре неподалеку от места для купания, известного как Форти-Фут, – скалистого мыса в Дублинской бухте, знаменитого тем, что Джеймс Джойс описал его в своем «Улиссе». Там уже несколько столетий действует клуб пловцов. Однажды зимой 1999 г. я остановился, проезжая мимо, и увидел там множество людей всех возрастов, преимущественно пожилых. Все они прыгали в море и совершали заплыв. Температура воздуха составляла, наверное, 12°C, а море было еще холоднее – около 10°C. Я надел теплую куртку, и все равно мне было зябко: свежий ветер с Ирландского моря трепал меня, а волны запрыгивали на бетонный мол. Но на берегу собрались пожилые люди, которым в других обстоятельствах врачи, наверное, посоветовали бы укутаться потеплее, и прыгали в ледяную воду. Я поговорил с несколькими участниками действа, когда они, искупавшись, обсушивались на берегу. Они были счастливы, улыбались и радовались. Их зубы стучали от холода, но сами они откровенно ликовали. Они рассказали мне, что плавают ежедневно круглый год, и в холодную погоду, и в теплую – хотя, как я обнаружил в свое время, когда работал там, в Ирландии редко бывает по-настоящему тепло.

Я решил присоединиться к ним и в тот же день купил шапочку для плавания. После этого я плавал возле Форти-Фут каждую неделю круглый год. Теперь я понимаю, что это один из тех аспектов жизни в Дублине, которых мне больше всего не хватает. Но почему мне это так нравилось?

Нырять в воду с температурой 10°C не сказать чтобы очень приятно. По ощущениям это скорее напоминает пощечину. Дело здесь не в том, что вода запредельно холодная; но вы окружаете свою кожу водой, которая на добрых 25°C холоднее ее самой. Молекулы воды уносят тепло. Но поскольку жидкости плотнее газов, с вашей кожей взаимодействует намного больше молекул в секунду, чем когда она открыта просто воздуху, и перенос тепла от нее тоже идет намного интенсивнее.

Автор после заплыва возле Форти-Фут в Дублине. Фото автора

Ощущения становятся более неприятными из-за еще одного свойства воды: теплоемкости. Когда ее молекулы подвергаются действию чего-нибудь горячего, они колеблются быстрее. Именно эти вибрации мы называем температурой. Чем быстрее они, тем горячее вода. Водородные связи, удерживающие молекулы вместе, сильно сопротивляются этой вибрации, и для того, чтобы повысить среднюю температуру литра воды хотя бы на один градус, требуется много тепла. Для сравнения скажем, что на нагрев воды уходит в десять раз больше энергии, чем на нагрев такой же массы меди. Именно поэтому на приготовление чашки чая требуется так много тепла. Этим же объясняется тот факт, что электрический чайник, как правило, оказывается самым энергоемким прибором на кухне. Но это лишь один из множества аспектов, в которых теплоемкость воды – самая высокая среди всех жидкостей, за исключением аммиака, – затрагивает нас. Именно она, в частности, позволяет океанам запасать много тепла, в результате чего их температура всегда запаздывает по отношению к температуре воздуха. Поэтому в солнечный день в Дублине воздух может прогреться, скажем, до 22°C, а температура моря почти не изменится в сравнении со средней в 10°C. Как ни печально, для ирландцев это означает, что море у них никогда по-настоящему не прогревается под летним солнцем, а вскоре приходит и зима, чтобы вновь его остудить. Но для нас как для биологического вида это серьезное преимущество: высокая теплоемкость океанов позволяет им поглощать значительную часть излишнего тепла, возникающего в результате климатических изменений. Океаны стабилизируют климат, согревая нас зимой и охлаждая летом.

Но всё это не объясняет, почему мне нравится плавать в холодном море. Я не отношу себя к тем закаленным типам, которые проводят время в основном на открытом воздухе и которым нравится мерзнуть и мокнуть. Я ученый и инженер и большую часть времени тружусь в лаборатории или мастерской. Может, дело вот в чем: море всегда такое чудесно дикое и непредсказуемое, что я, возможно, неосознанно хочу погрузиться во что-то принципиально отличное от моей обычной жизни. Когда ныряешь в холодное море, ты должен плыть, чтобы остаться живым и активным; ощущения настолько некомфортны, что легко потерять способность рационально мыслить. Невозможно беспокоиться о неудачных экспериментах, неподтвержденных теориях или даже не сложившихся личных отношениях, когда борешься за каждый вдох – тот самый, который мгновенно вышибает из груди после того, как ты решаешь нырнуть в негостеприимную, неуправляемую воду.

Когда плывешь в холодной воде, где-то на заднем плане сознания всегда маячит опасность гипотермии. Она начинается, когда температура человеческого тела падает ниже 35°C. Появляется дрожь, а кожа меняет цвет из-за того, что поверхностные сосуды сужаются, направляя кровь к главным внутренним органам. Человек сначала бледнеет, затем его конечности синеют. В очень холодной воде шок иногда вызывает неконтролируемое ускоренное дыхание, одышку и резкое повышение частоты сердечных сокращений. В результате пловец может запаниковать, потерять ориентацию и утонуть. Но даже если вам удастся сохранить спокойствие, пятнадцать минут в воде нулевой температуры будут для вас фатальны: развившаяся гипотермия парализует мышцы.

Мне кажется, что именно холодная рука смерти тянула меня в Форти-Фут в те ледяные, серые январские дни, когда температура воды составляла в среднем 10°C. Человек, который подобрался так близко к смерти, слегка подразнил ее, а затем выбрался из воды целым и невредимым, чувствует себя куда более живым, чем прежде.

Ну, почти целым и невредимым. Однажды это дело для меня обернулось не лучшим образом. В какую-то из февральских суббот я приехал в Форти-Фут и никого там не обнаружил. Обычного собрания пожилых людей нигде не было видно. Прилив как раз закончился; на высокой воде стояла сильная рябь, а иногда большая волна, накатившая с моря, обрушивалась на причал, где я переодевался в плавки. Я дрожал и покрывался гусиной кожей на холодном ветру. Я готов был уже прыгнуть, но, посмотрев на воду, заколебался. Никогда прежде мне не приходилось плавать там в одиночестве, да и море казалось более бурным, чем раньше. «Может быть, – подумал я, – именно поэтому никто сегодня не плавает?» В сомнениях прошло несколько секунд. Помню, как я мысленно подстегивал себя: «Неужели мне сейчас настолько страшно, что я даже не залезу в воду, хотя уже надел плавки?» Я нырнул.

Я ощутил привычную пощечину холодной воды и почувствовал, что тело мое подвергается атаке, океан жадно вытягивает из меня жизнь. В ответ на эти ощущения я обычно начинал энергично плыть, так что и на этот раз решительно стал грести прочь от берега, борясь с набегающими волнами и стараясь не обращать внимания на сильный холод, постепенно пробирающий до костей. Я уплыл довольно далеко и только после этого остановился, чтобы передохнуть, – и получил волну прямо в лицо. Я глотнул воды, закашлялся, отплевался, затем сделал глубокий вдох – только для того, чтобы вновь получить волну в лицо. На этот раз я захлебнулся. Вода попала мне в дыхательное горло, и я начал лихорадочно дергать руками и ногами, пытаясь приподняться достаточно высоко, чтобы нормально дышать, хотя бы на несколько секунд. Но я не мог этого сделать: вода была слишком бурной, волны упорно сбивали меня вниз. Я запаниковал и начал задыхаться, при этом отчаянно дергая ногами, чтобы хоть как-то удержаться на воде. Затем на меня обрушилась очередная большая волна, и паника сменилась изнеможением. Я не мог победить в этой борьбе; я замерз и смертельно устал.

Тут меня ударило о камень. Пока я, задыхаясь, боролся с волнами – не знаю, как долго, – они и начавшийся отлив сносили меня к валунам, которые укрепляют Форти-Фут и защищают его от зимних штормов. Эти камни, размером с небольшой автомобиль каждый, при помощи крана уложили в воду так, чтобы они образовали волнолом. В обычных обстоятельствах пловцу лучше избегать встречи с ними. Контролировать скорость при ударе о камень практически невозможно – она почти целиком определяется размером, высотой и скоростью несущих вас волн, так что это очень опасно. Но в тот момент я испытал облегчение: при ударе о камень я получил немало царапин и ссадин, но он подарил мне шанс на спасение. Не то чтобы это было просто – отступая, волна, которая бросила меня на камни, потащила меня за собой, прочь от берега. Только с третьей или четвертой попытки мне удалось, отчаянно цепляясь и до крови сдирая ногти, достаточно прочно ухватиться за камень, чтобы вылезти наверх и наконец-то вырваться из моря.

Этот эпизод я много раз потом переживал заново – почти всякий раз, когда смотрел на неоглядную, неумолимую красоту океана. Но здесь, в самолете, на высоте 12 000 м, та же беспомощность ощущалась намного сильнее. Я понимал, что в тот день легко мог утонуть, если бы проглотил еще хотя бы одну волну – или если бы отлив понес меня не на камни волнолома, а в открытое море. Я понимал, что поступил тогда глупо. Способность океана поглотить тебя без следа ощущается особенно остро, когда смотришь на его суровую, кажущуюся бесконечной ширь из стратосферы. Я обернулся к Сьюзен – может быть, она не прочь поболтать со мной об океанах, волнах и опасности случайно утонуть, – но она, завернувшись в одеяло и подтянув колени к груди, смотрела научно-фантастический фильм. На экране перед ней космический корабль выходил на орбиту вокруг какой-то громадной планеты.

Когда речь идет о водоемах, размер имеет значение. Когда ветер дует над поверхностью маленького пруда, возникает трение, которое замедляет ветер и оказывает давление на воду. Оно создает впадину на поверхности воды. Поверхностное натяжение воды сопротивляется изменениям примерно так же, как резиновая лента растяжению. Когда порыв ветра стихает – точно как в случае с резиновой лентой, – снятие напряжения, вкупе с земным тяготением, восстанавливает поверхность до первоначальной формы. Вода на пруду, опускаясь, порождает кольцевую рябь, которая расходится наружу: каждая молекула смещает соседнюю, та следующую и т. д. Каждый гребешок ряби на воде – на самом деле энергетический импульс. Энергия, первоначально принадлежавшая ветру, перешла в поверхность пруда. Она морщит воду и тем самым повышает сопротивление пролетающему над ней ветру. К первому гребешку присоединяются другие, рябь становится всё выше. Чем она выше, тем сильнее восстанавливающая сила, которая тянет гребни вниз, – и тем заметнее волнение на пруду. Однако для высоты ряби на пруду есть предел: в конце концов волна натыкается на берег, и суша поглощает большую часть ее энергии. Но чем дольше волна свободно движется вперед, тем выше она становится. Вот почему на маленьком пруду рябь никогда не бывает очень высокой, а на большом озере она может стать настолько большой, что ветер превратит ее в настоящие волны.

Верхушка волны называется гребнем, а нижняя часть – долиной. Говоря о величине волны, мы имеем в виду расстояние между тем и другим. Если размер волны меньше глубины озера, в котором она распространяется, она движется свободно. Но как только она доходит до мелких прибрежных вод, ее долина начинает взаимодействовать с дном озера, что вызывает дополнительное трение. Оно замедляет подошву волны и обрушивает ее, заставляя набегать на берег.

В океане шириной несколько тысяч километров начальной ряби хватает времени и пространства, чтобы вырасти до высоты в несколько метров. Ветер, дующий над поверхностью океана со скоростью 20 км/ч на протяжении двух часов, может поднять волну высотой 30 см. Ветер со скоростью 50 км/ч, дующий сутки, может поднять волну до 4 м. А штормовой ветер на протяжении трех или четырех суток со скоростью 75 км/ч поднимает в океане восьмиметровые волны. Самая большая волна такого рода, зарегистрированная во время тайфуна у берегов Тайваня в 2007 г., была высотой 32 м.

Волны, возникшие во время шторма, не останавливаются после его окончания. Как гребешки ряби на пруду, они движутся по океану – и тогда значение приобретает длина волны. Под ней мы понимаем расстояние от гребня одной волны до гребня следующей. В штормовом океане трудно определить длину волны, волны там хаотично перемешаны и слабо различимы; бурное море выглядит как движущееся пятно бешеной воды, чем-то напоминающее гигантскую зыбь. Но когда шторм заканчивается, волны получают возможность двигаться своим путем, а поскольку все они имеют разные длины, скорости у них тоже разные. Поэтому они, пройдя по океану несколько сотен километров, распределяются в зависимости от скорости на несколько групп. В пределах каждой волны выравниваются между собой, чтобы бежать параллельно. Со временем каждая группа доходит до берега уже в упорядоченном правильном строю. Таким образом, шум прибоя на пляже – по существу, звук шторма, донесенный до нас из далекого далека. За этот чудесный гипнотический ритм мы можем благодарить премудрости океанской динамики.

Штормовые волны возникают по всему океану, поэтому немного удивительно, что они обычно подходят к земле перпендикулярно береговой линии. Ведь логично вроде бы предположить, что они должны подходить к суше под углом, определяемым прямой линией между точкой наблюдения и тем местом в океане, где они возникли. Но нет, волны для этого слишком хитры. По глубокой воде они движутся с постоянной скоростью, поскольку почти ничто не может их замедлить. Но по мере приближения к суше глубина уменьшается, долины волн начинают взаимодействовать с морским дном, замедляя их движение в этой части. А участки волны, еще не достигшие мелководья, сохраняют прежнюю скорость. В итоге волна разворачивается точно так же, как при торможении одного колеса автомобиль меняет направление. Приближаясь к суше, волны разворачиваются так, чтобы встать параллельно рельефу прибрежного дна, которое, как правило, уходит на глубину перпендикулярно береговой линии; так что волны в большинстве своем подходят к берегу с этого же направления.

Все серферы это знают. Как и о донных эффектах, поскольку именно они делают серфинг таким увлекательным. Представьте, что вы сидите на своей доске и смотрите в море. Вам очень хочется знать, где и когда волны начнут рушиться. Подходя к берегу, они замедляются, попадая на мелководье, но при этом их высота увеличивается. Это и есть донный эффект. Чем мельче вода, тем выше волна – пока ее крутизна не достигнет критического угла и она не потеряет стабильность. Она становится настолько крутой, что по ней можно скользить на доске, как на лыжах по горному склону.

Для серфинга необходимы чувство равновесия, точный расчет времени и знания о том, как ведут себя волны. Если вы хотите скользить вдоль волны, вам нужно, чтобы какая-то ее часть начала рушиться раньше, чем остальные. А значит, рельеф дна должен постепенно меняться вдоль береговой линии, поскольку момент обрушения волны определяется глубиной воды, по которой она движется. Вам также нужно знать местные приливы, которые меняют глубину у берега на протяжении суток в зависимости от гравитационных сил Луны и Солнца.

В общем, чтобы поймать волну, необходим шторм далеко в море, который породит волны достаточно большие, чтобы пересечь океан и дойти до берега с подходящим рельефом дна возле него. Вам нужно, чтобы эти волны подошли к берегу в определенный момент, когда они хорошо согласуются с приливом. Затем, если вы в этот момент находитесь на берегу в полной готовности – в гидрокостюме и с доской в руке, – у вас, может быть, получится поймать удачную волну на подходе к берегу. Тонкость расчета времени слияния всех этих событий делает серфинг особым спортом: он требует, чтобы человек всегда был «на одной волне» со штормами в море, солнцем, луной и водой, которую он хочет оседлать.

Даже если вы – не ценитель и не знаток волн, знать о донных эффектах полезно. Иногда это может спасти вам жизнь. Утром 26 декабря 2004 г. туристы на острове Пхукет в Таиланде, гуляя по пляжу, заметили нечто странное. Море быстро отступало, обнажая скалы, которые обычно под водой, и оставляя лодки в бухте лежащими на дне. Дети смотрели на это и удивлялись, и то же делали их родители, когда вдруг появилась большая волна; им показалось, что ничего подобного они прежде не видели. На самом деле, конечно, видели. Всё это были донные эффекты волны, просто громадной. Это оказалось цунами.

За несколько часов до этого в центре Индийского океана часть земной коры порвалась, вызвав тем самым землетрясение силой 9 баллов. Это очень серьезно по любым меркам. По разным оценкам, в его ходе высвободилось в десять тысяч раз больше энергии, чем при взрыве атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Тем не менее оно не вызвало больших немедленных разрушений и жертв, поскольку произошло далеко в открытом море. Но землетрясение не только сдвинуло тектонические плиты коры – оно приподняло дно моря на несколько метров. Это, в свою очередь, потревожило приблизительно 30 кубических км воды. Это очень много: чтобы вместить ее всю, потребовалось бы десять миллионов олимпийских плавательных бассейнов. И так же, как резкое движение в ванне заставляет воду ходить взад и вперед и плескать на стенки, землетрясение привело все эти гигантские объемы воды в движение.

Волны есть волны, они разошлись по океану во всех направлениях. Если бы в момент зарождения цунами вы смотрели на океан сверху, из самолета, зрелище вас, скорее всего, не особенно встревожило бы. Волны разошлись на такое расстояние и на такой глубокой воде, что сверху можно было бы различить лишь небольшой бугорок. Но вас, может быть, все же встревожила бы скорость, с которой они перемещались. Благодаря силе землетрясения и огромному количеству энергии, высвободившемуся за короткий промежуток времени, они двигались со скоростью реактивного самолета, около 450–900 км/ч. При приближении к суше и мелкой воде Андаманского моря волны замедлились, а высота их выросла. Чем ближе к берегу они подходили, тем сильнее становился донный эффект. Поскольку длина этих волн составляла сотни метров, люди на пляже заметили поначалу только то, что вода отступает, как будто отсасывается в море. Если бы они распознали происходящее, у них было бы около минуты, чтобы убежать на более высокое место. Но, как это ни трагично, многие не поняли, что происходит, – в отличие от животных на побережье, которые, кажется, почуяли неладное и убежали. На тех, кто остался, обрушилась первая волна, высота которой у берега достигла 10 м.

В общей сложности это цунами убило 227 898 человек на побережьях пятнадцати стран. Это природное явление опасно не только тем, что оно обрушивает на берег тонны воды, но и силой, с которой она действует на всё, что встречает на своем пути. Один кубометр воды весит тонну, а цунами сдвинуло с места 30 млрд кубометров воды. Она ломала постройки, деревья и машины, разрушая их, превращая в реку обломков и мусора, которая разбивала вдребезги всё, что встречала на своем пути. Она увлекала за собой танкеры и дома и бросала их на мосты и опоры линий электропередач, которые рушились, вызывая смертоносные пожары. Людей, затянутых в волну, весь этот быстро движущийся мусор тащил с собой, оглушал, бил, бросал и давил. Многие теряли сознание или получали травмы, из-за которых не могли сколько-нибудь долго оставаться на плаву. Как и штормовые волны, цунами приходят группами, и когда первая волна отступила (пройдя местами на два километра вглубь суши), чтобы дать место второй, течения развернулись в обратную сторону и затянули людей и мусор, захваченных по пути, в новую мясорубку.

Приход волны цунами. © David Rydevik

К несчастью, те, кому повезло пережить эти опустошительные волны, столкнулись затем со множеством проблем, ставших результатами этой катастрофы. Одной из самых серьезных стало отравление воды. Запасы пресной воды в местах, пострадавших от цунами, оказались отравлены из-за разрушения систем канализации и проникновения соленой влаги. Тела сотен тысяч людей, погибших в волнах, необходимо было похоронить как можно скорее, чтобы не допустить распространения инфекций; а позже из-за инфильтрации соленой воды пахотные земли региона утратили способность давать урожай.

Но, каким бы катастрофичным ни было цунами 2004 г., цунами 2011 г. у берегов Японии получилось еще мощнее. Оно возникло в результате сильнейшего землетрясения – четвертого по мощности в письменной истории – с эпицентром в океане, в 70 км от побережья острова Хонсю, крупнейшего из островов Японского архипелага. Сотрясения почвы ощущались на суше в течение шести минут, но самые серьезные разрушения возникли позже, когда цунами, возникшее в результате землетрясения, обрушилось на берег, опустошая города, и натолкнулось на атомную электростанцию «Фукусима-1».

Станция была построена в 1971 г. и имела в своем составе шесть ядерных реакторов деления. Это стержни из оксида урана, связанные в пучки и размещенные в активной зоне реактора. Реактор излучает радиацию в виде очень высокоэнергетических частиц. Большая часть этой энергии идет на нагрев воды и создание пара, который вращает турбины. Те, в свою очередь, вырабатывают электричество. В ядерном топливе такого типа столько энергии, что набор стержней из оксида урана размером с небольшой автомобиль может дать столько электричества, что его хватит на обеспечение целого города с миллионным населением в течение двух лет. До цунами 2011 г. на станции «Фукусима» было шесть таких реакторов, и все они производили энергию двадцать четыре часа в сутки круглый год и обеспечивали электричеством примерно пять миллионов человек.

В Японии землетрясения не редкость: архипелаг лежит на границе двух крупных тектонических плит. Станция была сконструирована так, чтобы противостоять этим землетрясениям, – и противостояла, как и остальные пятьдесят четыре японских ядерных реактора. Землетрясение 11 марта 2011 г. тоже не смогло повредить станцию. Однако, в соответствии с установленными законом процедурами безопасности, три из ее реакторов (первый, второй и третий) были заглушены (четвертый, пятый и шестой реакторы заглушили еще до землетрясения для плановой перезагрузки топлива). Ядерное топливо в реакторе невозможно «затушить» или «выключить». Когда он заглушен, топливо в нем по-прежнему излучает и выделяет тепло. Чтобы оксид урана не расплавился, реакторы необходимо активно охлаждать. При плановой остановке их охлаждение обеспечивалось вспомогательными дизель-генераторами, которые производят электричество для работы насосов, обеспечивающих циркуляцию охлаждающей воды.

Жертвами землетрясения 2011 г. стали 13 000 человек; но в момент, когда земля прекратила трястись, а реакторы были остановлены, 90 % этих людей были еще живы. Через пятьдесят минут на станцию обрушилась тринадцатиметровая волна цунами, двигавшаяся со средней скоростью 500 км/ч. Вода разрушила морские защитные сооружения станции и затопила здания, где стояли дизель-генераторы, охлаждавшие ядерные топливные стержни. Генераторы отказали, и в дело вступила вторая резервная система, берущая энергию от батареи электрических аккумуляторов. Емкости батарей должно было хватить на работу систем охлаждения в течение двадцати четырех часов. В нормальных условиях этого времени хватило бы, чтобы либо восстановить дизель-генераторы, либо привезти дополнительные аккумуляторы. Но цунами, оказавшееся крупнейшим в современной истории Японии, разрушило всё и вся на своем пути. Грубая сила воды снесла до основания города, разрушила 45 000 домов и четверть миллиона машин, превратила в хаос дороги и мосты региона. Жизнь в пострадавших районах замерла; там невероятно трудно было получить медицинскую помощь, а достать вовремя запасные аккумуляторы для станции, чтобы заменить батареи в системе охлаждения, было и вовсе невозможно. Через двадцать четыре часа после удара цунами аккумуляторы сели, и температура внутри реакторов начала расти.