Текст книги "100 великих рекордов стихий"

Лавины подают сигнал

Кандидат физ.-мат. наук В. Псаломщиков, по профессии геофизик, до 1991 года имел прямое отношение к краткосрочным методам прогноза схода лавин, а также подвижек горных ледников.

По его словам, министр МЧС С. Шойгу не совсем прав, утверждая, что краткосрочных методов прогноза таких катастроф не существует.

«Действительно, в современной России их уже не существует, – говорит В. Псаломщиков. – Однако в советское время они развивались целым рядом научных коллективов как в нашей стране, так и в Болгарии. Назову лишь некоторые: Ленинградский гидрометеорологический институт, Московский Государственный университет, Томский политехнический институт, Высокогорный геофизический институт (Нальчик), Среднеазиатский гидрометеорологический институт (Ташкент), Цех противолавинной защиты (Анапа), Институт метеорологии и гидрологии (София)… И вот сегодня с горечью приходится констатировать, что теперь этими проблемами не занимается ни одно из учреждений, названных в списке. Когда-то развивавшийся в этих учреждениях метод краткосрочного прогноза снежно-ледяных катастроф по их радиоизлучению был самым передовым в мире, и наша страна имела в этом плане безусловный приоритет. Теперь же о подобных работах мы узнаем лишь из зарубежных научных журналов. Справедливости ради упомяну, что у истоков этого, запатентованного еще в те годы, метода стояли двое: мы с другом, ныне профессором Российского гидрометеорологического университета И.А. Степанюком. Когда же метод стал испытываться на практике в Баксанском ущелье, в Приэльбрусье, к нам присоединился старший научный сотрудник Лаборатории лавин и селей МГУ, доктор географических наук Б.Л. Берри. А еще через несколько лет список единомышленников, развивавших это направление, включал уже несколько десятков человек из самых разных научных коллективов СССР, Болгарии и Чехословакии».

Суть метода довольно проста. Все диэлектрические материалы, а к ним относятся и снег, лед, горные породы, при пластической деформации, а также последующем разрушении, являются источниками эмиссии светового излучения, акустических сигналов и электромагнитного излучения в радиодиапазоне.

То, что лед или горная порода при разломе трещит, то есть излучает акустическую эмиссию, было известно тысячелетия назад; световые вспышки при разломе кристаллов были зафиксированы всего лишь пару сотен лет назад, а то, что снег и лед при трении и разрушении излучают радиоволны, впервые обнаружили исследователи на пороге семидесятых годов XX века, и тогда же в мировой практике начались исследования акустической эмиссии снежно-ледяных структур при их деформации и разрушении. В лабораторных условиях эти методы были равнозначны: датчики на образцах легко улавливали и звук, и радиоволны. Но стоило выйти на природу, и все убедились в явном преимуществе радиометода.

Готовящаяся сойти лавина или ползущий ледник излучают акустические сигналы в довольно широком спектре: от инфра– до ультразвука.

Эксперименты, проведенные в США и Швейцарии, показали, что акустическая эмиссия резко увеличивается за несколько часов, а то и суток, до схода снежной лавины или подвижки ледника. Человек не слышит этот предупреждающий сигнал природы, зато их прекрасно воспринимают наши четвероногие друзья – собаки. В сборнике «Земля и люди» за 1981 год есть статья А. Кузнецова «Джанги-горноспасатель», посвященная собаке, умеющей находить и спасать людей, засыпанных в горах снежными лавинами. Но собака, как оказалось, была способна и на большее – она могла предчувствовать и сход лавины. Ее хозяин, Иосиф Кахиани, недоумевал: «Ну хорошо, чутье у собаки, нос. А вот скажи мне, как собака может почувствовать приближение лавины? Как может знать, что здесь скоро пройдет лавина? А ведь знает, скулит…»

Теперь на вопрос Кахиани ответить просто: собака слышит ультразвук, который излучает лавина перед сходом за несколько часов и который резко усиливается за несколько минут перед сходом.

Подобные случаи были не раз описаны и в зарубежной литературе. Например, случай с известной альпийской собакой по кличке Дьег. Отыскав засыпанных снежной лавиной пятерых крестьян, она вдруг села и завыла. Люди сначала ничего не могли понять: все попавшие в лавину были спасены, почему же она воет? На всякий случай спасатели поторопились покинуть опасное место. Через десять минут сошла вторая, еще более мощная лавина. Не уйди они вовремя, все были бы погребены под снегом. И с акустикой все не так просто. Инфразвук дальнобоен, его можно зарегистрировать в виде сейсмоакустической волны обычным сейсмографом. Но точно такие же сейсмические сигналы идут и от напряженных горных пород. Более того, даже приближение циклона усиливает микросейсмы в пункте наблюдений. «Вытянуть» сейсмический сигнал от подвижки ледника из прочих природных помех пока надежно не удается, разве что с помощью сейсмографа, размещенного прямо на теле лавины или ледника, что небезопасно для размещающих, да и наблюдателей, если его сигналы не транслируются по радио. Но сошла лавина, растрескался ледник – и надо ставить новую аппаратуру. Дорого, тем более для нынешней России. В ней на безденежье изобрели нечто более простое: натянутую на леднике или в предполагаемом месте схода лавины проволоку с электрическим звонком или лампочкой. Пошла лавина, лампочка погасла. Есть и дистанционные методы: на леднике втыкают в лед вешку и наблюдают за ней из сравнительно безопасного места в теодолит. Точнее, наблюдали, теперь нет денег ни на теодолиты, ни на наблюдателей.

Еще хуже ситуация с ультразвуком. В воздухе он распространяется лишь на десятки и сотни метров от лавинного очага, что совершенно недостаточно для лавинного картирования, необходимого для объявления лавиноопасного периода. К тому же надо ставить датчики рядом с каждой потенциально опасной лавиной, что чревато неожиданностями.

И совершенно другое дело – регистрация радиосигналов от потенциальных лавин. Направленные радиоантенны позволяют фиксировать источник сигнала в пределах многих километров, с достаточно безопасного расстояния, а заблаговременность их появления, согласно оценкам, составляет несколько часов, причем сигнал резко усиливается за несколько минут перед сходом. Лавины разных типов (сухие, мокрые, из снежных досок и т. п.) излучают по-разному в разных диапазонах, и можно по характеру сигнала в ночное время и при отсутствии видимости определить тип и прикинуть массу сходящей лавины.

РАССКАЗЫВАЕТ ЖУРНАЛИСТ МАКСИМ ЯБЛОКОВ

Снег, с точки зрения физики, надо считать… жидкостью! Хотя бы потому, что он, как и вода, тоже течет вниз по склону. Правда, скорость течения в данном случае невелика – от 1 до 10 сантиметров в сутки, но даже столь незначительные перемещения могут стать причиной трагедии.

Это объясняет, почему горцы, сообразуясь с тысячелетним опытом, возводят строения на склонах гор на чрезвычайно мощных фундаментах даже в тех местах, где лавин никогда не бывает: постройку может срезать снежным течением.

Чтобы в конце концов укротить снежные лавины, нужно не только знать все тонкости снежных течений, но и понимать язык «говорящего» снега.

На сегодняшний день можно сказать определенно: при своем движении вниз снег-жидкость подает сигналы в ультразвуковом диапазоне частот. Частицы снега цепляются друг за друга, неровности склона, тем самым издавая звуки.

Если эти шумы уловить высокочувствительными микрофонами и расшифровать язык «говорящего» снега, то можно будет сразу же, без всяких замеров, судить о состоянии снежного покрова на горном склоне, его безопасности для лыжников и альпинистов. Однако услышать «голос» снега зачастую мешает… сам снег! Он является отличным шумопоглотителем, и его верхние слои старательно глушат звуки, издаваемые нижними. Поэтому ученые Москвы и Санкт-Петербурга, возобновившие исследования 70-х годов и ведущие их совместно с коллегами из Терскольского филиала Высокогорного геофизического института, пошли по другому пути. Лавины, как выяснилось, обладают собственными «радиостанциями»: испускают при движении еще и электромагнитное излучение, причем у лавин из свежевыпавшего снега максимум излучения приходится на диапазон частот порядка 1 МГц (средневолновый радиодиапазон), а вот старый, слежавшийся снег ведет радиопередачи на более высоких частотах. Новый способ регистрации движения лавин уже опробован на практике. В ряде случаев электрические сигналы оказались настолько сильными, что их удалось уловить специальными приемниками, установленными не только на поверхности снежных или ледовых полей, но и на борту самолета «Ан-2», пролетавшего на высоте около 100 метров.

Изучение «голоса» снега лишь первый этап исследований. Сегодня ученые пытаются подслушать и «разговоры» ледовых полей, скажем, в Северном Ледовитом океане.

Суть дела можно понять, проведя один нехитрый опыт. Снимите с себя шерстяной или синтетический свитер – и он затрещит, засверкает в темноте искрами. В школьном курсе физики такое явление называется электризацией трением, ученые давно знакомы с ним.

Но, оказывается, нечто подобное существует и в природе. При деформации кристаллов льда и снега при лавинах, горных пород при подвижках земной коры, даже обычной соли под ударами молотка возникают электрические сигналы. Любой же электрический сигнал, как известно, сопровождается возникновением электромагнитных волн. Вот на каком принципе основано действие «радиостанций» снежных лавин. Впервые этот эффект заметил профессор Томского политехнического института А.А. Воробьев. По его словам, «импульсные электротоки возникают уже при замерзании капель воды». И в дальнейшем все процессы, связанные с перекристаллизацией или деформацией льда, а именно: растрескивание, торошение, подвижка ледовых полей, сопровождаются электромагнитным излучением.

Более того, исследователи обратили внимание, что на Крайнем Севере, в Сибири, а иногда и в Крыму, во время сильных метелей случаются зимние грозы и шаровые молнии. По мнению ученых, основной причиной этого является трение снежинок, сухих крупинок льда друг о друга при сильных метелях, шквальных порывах ветра.

Дело иной раз доходит до того, что в телеграфных проводах возникают сильные индукционные токи: лампочка, поднесенная к такому проводу, начинает светиться даже без прикосновения к нему. Все это, конечно, мешает работе телеграфа, радиостанций, нарушает электроизоляцию на линиях электропередачи…

«А что, если попробовать обратить вред в пользу?» – задумались исследователи. И вот томские ученые, сотрудники Московского государственного университета и Гидрометеорологического института в Санкт-Петербурге провели ряд исследований в горах, на морских и озерных льдах. Им удалось установить, что природные «радиостанции» имеют свои «позывные», у лавин – один голос, у озерных льдов – другой, у морских ледовых полей – третий…

Зачастую лавины и ледовые поля имеют столь мощные «передатчики», что их сигналы фиксируют за десятки, а то и сотни километров – с самолета и даже искусственного спутника Земли.

Исследователи пока не разобрались, о чем именно сообщается в той или иной «передаче», ведь они еще только учатся понимать язык снегов и льдов. Со временем все эти трудности им удастся преодолеть, и тогда природные «радиостанции» сами передадут сообщения о назревающем стихийном бедствии, например, сходе лавины, за несколько часов или даже суток до того, как это произойдет.

СЕЛИ И ОПОЛЗНИ

Самые сильные сели

Бывают случаи, когда тихие и безобидные на вид ручейки превращаются в жуткие водогрязекаменные потоки, так называемые сели – грозное явление природы, причиняющее нередко бедствия местному населению.

Мария Дакоста из Калифорнии так описывает сход селя 8 февраля 1991 года в окрестностях города Додсона.

«8 февраля 1991 года мы проснулись и увидели, что наш дом со всех сторон окружен грязью. Было тихо, дождь перестал. Грязь поднималась до верхней ступени крыльца. Было видно, как дорожные рабочие пытаются расчистить дорогу внизу за выгоном. Вода из крана на кухне не текла. Я надела резиновые сапоги и вышла во двор. Забор с задней стороны дома был повален, оранжерея сломана.

Обнаружив, что электричества в доме нет, мы включили домашний генератор, чтобы узнать новости по телевидению. Вдруг послышался какой-то гул. Сначала мы подумали, что это шумит включенный генератор. Я выглянула во двор и заметила, что наши лошади испуганно смотрят в направлении гор. Почувствовав вибрацию, я сказала сестре: “Что-то не так” – и подошла к окну кухни, которое выходило в сад позади дома. То, что открылось моему взору, заставило похолодеть от ужаса. Огромная стена грязи и обломков скал высотой с трехэтажный дом мчалась по откосу горы прямо на нас.

Мы выбежали во двор, и сестра отвязала лошадей, которые тут же помчались прочь в разных направлениях. На бегу через выгон к дороге я вдруг вспомнила, что Херши, наша собака, осталась в доме. “Беги, я догоню!” —крикнула я сестре, ринувшись назад. Херши, встав на задние лапы, скреблась в стекло закрытой двери. Пришлось разбить стекло, так как дверь заклинило. Мне стало трудно дышать – приближался приступ астмы. Лекарство лежало в ванной, я бросилась туда и вдруг услышала страшный скрежет. Из окна было видно, как стена грязи накрывает наш гараж. Скрежетали камни по крыше гаража. Я кинулась к двери, но было поздно. Волны тяжелой грязи, похожей на цемент, до половины закрыли окна и дверь. Я оказалась в западне! Лопнули оконные стекла, тягучие языки грязи неумолимо подбирались к моим ногам. Я бросилась на чердак. Дверь, ведущую на крышу, заклинило.

Слуховое окно – вот мое спасение! Разбив стекло и ободрав в кровь руки, я вылезла на крышу. Поток бился о стены дома, доходя до уровня второго этажа. С крыши было видно, как грязевой поток нес лошадь. Она хотела выбраться из грязи, ржала. В следующую секунду поток ударил лошадь о стену дома, и она больше не двигалась.

Грязь поднималась все выше. Я стояла рядом с трубой. Из порезанной руки хлестала кровь, но я не чувствовала боли. Моя сестра в тот день решила, что я погибла. Сель, дойдя до дороги, стал шире и замедлил свое движение. Бежали люди, многие несли на руках плачущих детей. Брошенные машины стояли на шоссе: они не могли проехать. Обернувшись назад, люди смотрели, как языки грязи медленно заливают зеленые лужайки перед их домами. Не дойдя нескольких метров до шоссе, сель остановил свое движение.

К трем часам утра следующего дня поток стал спадать, спасатели смогли снять меня с крыши. Я почти теряла сознание от потери крови…»

Калифорнийский сель 1991 года разрушил дома в пригороде Додсона, завод строительных материалов, оборвал линию электропередачи, железную дорогу, смыл машины и грузовики с шоссе. Тогда погибли 40 человек, 120 пропали без вести.

Этот сель был инициирован землетрясением в два балла по шкале Рихтера и быстрым таянием снега в горах. Скорость селя составляла шесть метров в секунду на склонах гор и четыре – в долине. Объем перенесенной грязи достигал 25 тысяч кубометров.

ПРИРОДА СЕЛЕЙ

В горах нередко бывают сильные дожди. Они наполняют водой русла рек, растапливают высокогорные снега, заставляют интенсивно таять ледники. И тогда, кроме обильных дождевых вод, реки получают большое количество талой снеговой и ледниковой воды. От этого они раздуваются, становятся многоводными, бурными и готовыми перенести с места на место огромное количество твердого материала.

Ливневые воды проникают сквозь нагромождение камней к глинистому слою и делают его скользким. Каменные осыпи начинают скользить по нему вниз по склону, нередко они развивают скорость в несколько метров в секунду.

И вот сель, зародившийся высоко в горах, начинает стремительное движение по дну круто падающего горного ущелья. Захватывая все новые массы каменных обломков, он становится настолько сильным и мощным, что легко передвигает по пути большие глыбы и катит валуны величиной со стог сена и даже с дом.

Сель обычно идет валом. Наткнувшись на препятствие, он останавливается, но ненадолго. Новые массы воды и грязи напирают, вал наращивается, затор прорывается, и еще более тяжелая и мощная грязекаменная лавина срывается с места, устремляется вниз, сокрушая все, что встречается ей на пути. Бывает так, что сель наполовину состоит из воды, а остальное в нем – грязь и камни. Сели огромных размеров проходят десятки километров пути и выносят из гор сотни тысяч и даже миллионы кубических метров твердого материала.

Сели возникают в горах Кавказа, Азии, Сибири, Дальнего Востока, в Альпах, Карпатах, Кордильерах и во многих других районах земного шара.

Оползень, в отличие от «полужидкого» селя, представляет собой довольно однородную массу породы, скользящую вниз по склону под действием собственной тяжести. Оползни возникают по разным причинам – из-за подмыва склона водами, толчков землетрясений, сведения лесов, строительства дорог, неправильного ведения сельского хозяйства на склонах.

Во время разрушительного бега оползня образуется особое явление – так называемый воздушный буфер, или подушка. Она получается оттого, что масса породы, скользя по склону, выдавливает воздух, который и создает грохот и хлопки. Многие специалисты считают, что именно этот воздушный буфер и помогает оползню проходить большие расстояния, действуя как смазка.

ЖЕРТВЫ СЕЛЕЙ

По данным Международного Красного Креста, ежегодно от селей погибает около пяти тысяч человек. Около 100 тысяч получают ранения и лишаются крова. Ущерб, вызванный селями, оценивается приблизительно в два миллиарда долларов в год.

10 января 2000 года в Венесуэле сильный ливень вызвал сель, погубивший около 1000 человек и сделавший бездомными еще 15 тысяч. Жители пострадавшего района заявили, что не получили предупреждения от властей о необходимости эвакуации. Экономисты оценили ущерб от этого селя в 500 миллионов долларов.

Ужасающей мощи сель начал свое движение в 13 часов 44 минуты 6 мая 1998 года в Италии, в туристском районе рядом с Неаполем. Он был вызван двухдневными сильными дождями в горах. Этот сель погубил 170 и оставил бездомными 2000 человек от Неаполя до Салерно. Тогда люди вылезали на крыши своих домов, затопленных грязью до верхних этажей. Их снимали с помощью вертолетов. Свидетели бедствия отмечали: сель двигался так быстро, что невозможно было убежать.

В городке Сарно поток грязи ворвался в двери и окна первого этажа госпиталя «Вилла-Мальта», смыл лестницу, ведущую на второй этаж, и всех людей, находившихся на первом.

Камни, сломанные деревья и грязь покрыли железную дорогу, шоссе, перекрыв транспортное движение в районе. Бульдозеры с трудом пробивались, вывозя людей. Пострадал самый популярный туристский район Италии вплоть до Амальфитанского побережья, где любят отдыхать высокопоставленные чиновники страны.

Многие эксперты винили дешевое массовое строительство, слабую инфраструктуру, недостатки в управлении районом со стороны местных властей. Власти не сделали никакого прогноза для населения о надвигающемся селе.

«Регион как будто специально создан для таких несчастий. Мы даже не имеем карт, обозначающих районы наибольшего риска», – заявил местный чиновник Фернандо ди Мецца.

Аналогичная катастрофа имела место в июне 1995 года в Вирджинии, США. В результате ливня 75 сантиметров осадков выпало за 16 часов, и тысячи селей сошли с гор Голубой Гряды. Реки Робинсон и Конвей, перекрытые селями, затопили долину, вызвав большие разрушения. Были снесены мосты, дома, перекрыты дороги, порваны линии электропередачи и связи. Воздушная разведка показала чудовищность разрушений. Область была объявлена президентом США районом бедствия. Экономические потери от селя оценивались в 100 миллионов долларов. Это была уже десятая селевая катастрофа в районе гор Аппалачи в течение XX века.

В России также есть районы, подверженные опасности схода селей, Например, Северный Кавказ. В 1995 году сель сильно разрушил город Тырныауз в Кабардино-Балкарии. Предгорные районы среднеазиатских республик также часто страдают от селей. В 1985 году даже пришлось строить дамбу, чтобы защитить Алма-Ату от надвигающегося селя. Дамба выполнила свое предназначение: повернула грязевой поток и тем самым спасла город от разрушения.

Многие международные организации, такие как ООН и Международный Красный Крест, всерьез обеспокоены проблемой предупреждения селей. Роберт Оуэн, основатель движения «Против селей» (дочь Оуэна погибла при сходе селя в 1996 году), призывает правительства ведущих стран мира организовать международную службу по борьбе с селями. В нее должны войти геологи, метеорологи, службы спасения, врачи и другие специалисты.

ЛЮДИ УЧАТСЯ ПРОТИВОСТОЯТЬ СЕЛЯМ И ОПОЛЗНЯМ

В последнее время ученые изобрели и ныне успешно применяют особые установки, называемые РОС, что означает «радиооповеститель селя». Они своевременно, автоматически, без участия человека, сигнализируют о зарождении селя. Это дает возможность заранее принять необходимые меры по защите населения.

На пути движения селей и оползней возводят плотины и запруды, обсаживают берега рек и склоны гор деревьями, кустарником и травой, для того чтобы закрепить почву, отводят воду из русел рек в сторону от населенных пунктов, строят специальные гидротехнические сооружения.

КАТАСТРОФА В ЗАИЛИЙСКОМ АЛАТАУ

В воскресенье 7 июля 1963 года в горах Заилийского Алатау произошла катастрофа. Всю предыдущую неделю стояла чудесная солнечная погода. Утром того дня тоже ничто не предвещало грядущей беды – небо было безоблачным. Многие алмаатинцы направились на отдых в горы, в район озера Иссык.

Озеро возникло около восьми тысяч лет назад, когда в результате грандиозного обвала была перегорожена долина реки Иссык. Огромная масса земли и камней так прочно закупорила тогда русло, что река не могла преодолеть завал и наполнила своими водами горную котловину.

В высокогорном ущелье Жарсай разразилась гроза. Она спускалась все ниже, придвигалась ближе к озеру; в скором времени отдыхающие уже явственно слышали небесную канонаду.

Река Иссык быстро вздулась, воды ее помутнели. Вскоре она превратилась в бешеный поток, несший в озеро валуны, обломки скал, стволы больших деревьев, вырванных с корнем.

Когда первый вал дошел до озера, вода в нем стала резко прибывать. Изумрудная озерная гладь на глазах стала буреть. По ранее спокойной поверхности перекатывались высокие волны.

Черный селевой вал с грохотом обрушился в озеро.

В страшной обстановке экипажи катеров и лодок самоотверженно боролись с разбушевавшейся стихией, спасая всех, кто был в озере и кого смыли волны. Маленькое озеро напоминало бушующий океан во время цунами. Расходившимся волнам было тесно в озерной котловине. В течение нескольких часов они свирепо штурмовали плотину.

В десятом часу плотина была прорвана. Восемь тысяч лет служила она озеру, сохраняя его воды, а тут не устояла.

Бешеный поток проделал в плотине щель глубиной около 60 метров и далее помчался по долине, сокрушая все на своем пути.

Через несколько часов на месте озера осталась яма, дно которой было покрыто черной грязью, галькой и глиной. Жемчужина Заилийского Алатау перестала существовать.

Что послужило причиной катастрофы в Алатау? Из-за теплой погоды и грозы, предшествовавших катастрофе, начали быстро таять высокогорные снега и ледник Жарсай. Обильные талые воды стали скатываться в горную котловину, где скопилось много обломков. Наполнив ее, они устремились по круто спускающемуся ущелью Жарсая, увлекая за собой массу камней. Эта лавина застопорилась у крутого поворота ущелья, где осыпи и камнепады загромоздили узкий проход. Но вскоре, как бы набрав сил, лавина сокрушила преграду и ринулась дальше.

Когда произвели измерения, выяснилось, что после прорыва высота селя достигала 35–40 метров! Еще несколько раз останавливался он по пути, преодолевая препятствия; став еще грознее и неистовее, наконец, прорвался к озеру.

ДРУГИЕ РЕКОРДЫ СЕЛЕЙ

Один из сильнейших зафиксированных селей произошел на западе центральной Колумбии 13 ноября 1985 года, когда извержение вулкана Невада-дель-Руз в Центральных Кордильерах вызвало таяние большого количества снега и льда вокруг вершины.

Прошлый сель в этих местах, случившийся сто лет назад, унес жизни тысячи человек. На этот раз грязь, образовавшаяся из растопленных льда и снега, полилась вниз по склону в долину со скоростью 110 километров в час, сметая все на своем пути. В городе Армеро, находившемся примерно в 50 километрах от горы, на реке Лагунилья, погибло 20 тысяч жителей, и большинство домов было разрушено. Столь ужасные последствия имели место из-за сочетания грязи и магмы (расплавленной лавы), которая похожа по составу на жидкий цемент.

Более 70 человек погибло, многие пропали без крова и 2 тысячи остались без крова из-за грязевого потока, который сошел с холмов через город Сарно близ Неаполя в мае 1988 года. То, что потом назвали «черный потоп», разрушило здания и унесло десятки машин и деревьев. Один местный житель рассказывал, как, пытаясь добраться до дома, он столкнулся с двухметровой стеной черной грязи.