Могут ли землетрясения спровацировать появление цунами в Иссык-Куле?

Цунами японцы называют гигантские волны, возникающие на поверхности океана, в результате сильных подводных землетрясений. Они, в основном, возникают в районе глубоководных впадин Тихого океана и оказывают наиболее разрушительное действие в Японии. В 1896 г. от нашествия цунами в Японии погибло около 27000 человек.
Если бросить камень в спокойную воду, то волны начнут расходиться от места падения камня концентрическими кругами. Точно так же распространяются волны цунами от эпицентров подводных землетрясений. Скорость распространения цунами может достигать почти 200 м/с (около 700 км/час). При вступлении на мелководье цунами тормозится, но, теряя скорость цунами растет в высоту. Если в открытом океане высота волн цунами составляет 2-5 м, то у мелководных берегов она может увеличиться до 15-30 м. При высоте волны в открытом океане 5 м и длине волны 120 км уклон уровенной поверхности океана составит около 1:30000. Поэтому в открытом океане волны цунами для мореплавателей оказываются незаметными.
Современные данные свидетельствуют о том, что образование цунами непосредственно связано с движениями земной коры. Мелкофокусное землетрясение, вызывающее значительные смещения коры на дне, вызовет и цунами. Но столь же сильное землетрясение, не сопровождающееся сколь-нибудь заметными подвижками на дне, цунами не вызовет.
В августе 1959 г. подводное землетрясение произошло на Байкале. Сила землетрясения в эпицентре, который был расположен в районе средней котловине озера, достигала 9,5-10 баллов по 12-балльной шкале. Это землетрясение относится к разряду разрушительных, но, как отмечает Г.И.Галазий, волна цунами на Байкале не была зарегистрирована. Вероятно, это было связано с тем, что длиннофокусное землетрясение не вызвало существенных смещений на дне озера.
Возникновение цунами на Иссык-Куле возможно при мелкофокусных землетрясениях, вызывающих большие подвижки земной коры. Данные сейсмоакустического зондирования показывают, что такие подвижки на дне озера в прошлом были. Районами наиболее вероятного проявления волн цунами являются мелководья на западе и востоке озера.

ГИДРОХИМИЯ И ГИДРОФИЗИКА.

Какова структура воды?

Вода (H2O) является химиченским соединением водорода с кислородом. Молекуляр-ная масса воды 18. По весу состоит на 11,11% из водорода и 88,89% -из кислорода. В молекуле воды атомы кислорода и водорода расположены по углам равнобедренного треугольника: при вершине находится атом кислорода, а в углах при основании -по атому водорода. Так как оба атома водорода смещены в одну сторону от атома кислорода, молекулы воды характеризуются значительной полярностью. Полярность обусловливает способность молекул воды объединяться в ассоциации -по нескольку вместе. При изменении температуры изменяется не только расстояние между молекулами, но и состав их. Молекула водяного пара является простой или гидрольной молекулой (H2O), молекула воды -двойной или дигидрольной (Н2О, молекула льда -тройной или тригидрольной -(Н2О)3. То, что мы называем паром, водой льдом, является смесью этих молекул, находящихся в разных пропорциях в зависимости от температуры, плюс некоторое количество свободных водородных (H+) и гидроксильных (ОН-) ионов.

Каковы аномалии воды?

Особенности структуры воды обуславливают возникновение ряда аномалий, важнейшими из которых являются: 1) объем при увеличении температуры от 0 до 4о уменьшается (плотность возрастает), а выше 4о увеличивается (плотность уменьшается); 2) при понижении температуры от 4 до 0о плотность уменьшается медленно, а при замерзании уменьшается резко; 3) повышение давления уменьшает вязкость воды при температурах ниже 30о и увеличивает при температурах выше 30о; 4) плавление льда сопровождается резким увеличением удельной теплоемкости (больше, чем вдвое -с 0,49 до 1,009 кал/(г ґ град) при 0о; 5) от 0 до 30о теплоемкость постепенно уменьшается, а после 30о увеличивается.

Чем обусловлено появление аномалий воды?

В воде, как сововокупности ассоциированных молекул, при охлаждении идут два процесса: первый -нормальное уменьшение объема, и второй -увеличение объема, благодаря образованию больших, менее плотных ледяных тригидрольных молекул. При охлаждении пресной воды до 4o интенсивнее происходит первый из этих процессов, при дальнейшем охлаждении -второй. В момент выравнивания интенсивности этих процессов при температуре 4о наблюдается наибольшая плотность воды. При образовании льда происходит резкое увеличение количества ледяных молекул, чем вызывается резкое уменьшение плотности.
При повышении температуры теплота расходуется: 1) на увеличение кинетической энергии теплового движения и на увеличение потенциальной энергии путем затраты работы на преодоление сил сцепления при раздвигании молекул и на 2) на уменьшение числа ледяных молекул. В результате повышения температуры, вызывающего уменьшение числа тригидрольных молекул, второй процесс затухает. При этом наблюдается уменьшение теплоемкости в диапазоне температур от 0 до 30о, а при температурах выше 30о начинет превалировать нормальное увеличение теплоемкости при повышении температуры.
Повышение давления вообще понижает температуру плавления. В воде приблизитель-но при 30о наступает равновесие между уменьшением вязкости от преобразования тригидроль-ных молекул в двухгидрольные и нормальным повышением вязкости от повышения давления.

Какие вещества препятствуют замерзанию воды?

Если в воду добавить хлористый натрий (поваренную соль), то молекулы воды отдаляются друг от друга и в этом случае, даже при падении температуры до минусовой, воде труднее кристаллизоваться. Чем больше в растворе хлористого натрия, тем ниже температура кристаллизации. Температура замерзания иссык-кульской воды, равная -0,3о, определяется значительной концентрацией в ней поваренной соли.

Что такое тяжелая вода?

Разновидность воды, состоящая из более тяжелых изотопов водорода и кислорода по сравнению с теми, что образуют обычную воду, называется тяжелой водой. Существует 36 изотопных разновидностей воды, обусловленных тремя изотопами водорода и шестью изотопами кислорода. Тяжелый изотоп водорода, обозначаемый буквой D, называют дейтерием. При этом формула тяжелой воды имеет вид D2O. В общем объеме природных вод тяжелая вода составляет 1/5000 часть. По сравнению с обычной водой тяжелая вода имеет такие характеристики (табл. 6):
Таблица 6

Физические характеристики Н2О D2О
Температура плавления 0о 3,8о
Температура кипения 100 101,42
Упругость пара при 100о (в мм) 760,0 731,6
Теплота испарения при 100о (в г/кал) 539 552
Теплоемкость (в г/кал) 1,00 1,00
Температура наибольшей плотности 4о 11,6о
Плотность при 20о 0,9982 1,1056
Вязкость при 20о (в паузах) 0,01087 0,01420
Поверхностное натяжение (в дин/см) 73,51 67,8


Чем определяется глубина проникновения света в воду?

Глубина проникновения света в воду, определяющая ее прозрачность, зависит от количества взвесей органического и неорганического происхождения, то есть от мутности. Так как прозрачность и цвет воды взаимосвязаны, то прозрачность по мере приближения к берегам уменьшается и вода приобретает зеленые тона. На мелководьях против полуостро-вов Чок-Тал, Долинка, Чолпон-Ата, Бозтери прозрачность значительно уменьшается после штормов, взмучивающих донные осадки. Большое значение для глубины проникновения света в воду имеет и высота солнца над горизонтом: глубже всего свет проникает в полдень. Очень заметно влияние загрязнения, особенно нефтепродуктами. Нефтяная пленка может в сотни раз уменьшить интенсивность проникающего в водную толщу света.

Как измеряется прозрачность воды?

В озерах и морях для приблизительной оценки прозрачности воды применяется диск Секки, представляющим собой окрашенный в белый цвет металлический диск диаметром
0,3 м. Прибор назван по имени патера Секки, много работавшего с ним в Средиземном море в семидесятых годах прошлого столетия. Прозрачность оценивается той глубиной погружения диска в воду, на которой он становится невидимым.
В настоящее время для определения прозрачности применяются электронные прозрачномеры, с помощью которых можно определить прозрачность вод на любой глубине.

Как определяют цвет воды?

Для определения цвета воды в различных водоемах применяется шкала цветов воды Фореля-Уле. Она представляет собой набор 22 стеклянных запаяных пробирок, наполненных цветовыми растворами, образующими постепенный переход от синего (номер 1) до коричневого (номер ХХ11). Цвет воды в озере определяют на фоне диска Секки, погруженного на половину глубины прозрачности, сравнением с цветом эталонных растворов.

Как распределяется прозрачность воды в озере Иссык-Куль летом?

Распределение прозрачности в Иссык-Куле летом характеризуется известной схемой, в которой прибрежная зона отличается меньшей величиной прозрачности, чем в центральной глубинной части озера. Прибрежная зона пониженной прозрачности (8-12 м) имеет различную ширину: у северного берега она шире, чем у южного, а наибольшую ширину имеет на востоке озера, где она начинается от меридиана мыса Кара-Булун. По наблюдениям Н.А.Кейзера в 1925 г. средняя из всех измерений величина прозрачности составила у южного берега 13,8 м, а у северного 12,4 м. Такое распределение прозрачности определяется тем, что северная прибрежная зона значительно мельче, чем южная, в связи с этим у северного берега происходит более интенсивное взмучивание донных отложений при волнениях.
В восточной части озера прозрачность сильно понижена под влиянием взвешенных наносов, выносимых самыми крупными реками бассейна Джыргаланом и Тюпом. В вершине Джыргаланского залива, особенно в период активного таяния ледников и после дождей, прозрачность понижается до 0,2-1,0 м, но уже в 120 м от устья реки она увеличивается до 2 м, а в 17 км от устья на выходе из залива -до 8 м.
На западе озера в заливе Рыбачий, не смотря на отмелость берега и частую повторяемость штормовых волнений при западных ветрах, прозрачность воды довольно высока -15-17 м и не менее 12 м. Она понижается до 7,5-10 м лишь в 1,5-2 км от берега. Столь высокие значения прозрачности в заливе Рыбачий связаны с произрастанием харовых водорослей, покрывающих сплошным ковром дно залива до глубины 40 м, и почти полным отсутствием речного стока.
В центральной части озера, где величина прозрачности определяется только насыщенностью воды планктоном, прозрачность воды летом находится в пределах от 15 до 20 м.

Как связана прозрачность воды в озере Иссык-Куль с вертикальным водообменом?

Прозрачность воды в озере Иссык-Куль является индикатором процессов вертикального водообмена. В холодные зимы увеличивается глубина конвективного и ветрового перемешивания, сопровождаемого выходом на поверхность озера глубинных прозрачных вод. В феврале 1975 г. температура воды на поверхности в центральной части озера имела аномально низкие значения 3,9-4,0о. При таких значениях температуры воды на поверхности конвективное перемешивание охватило всю водную толщу вплоть до максимальных глубин. В феврале 1975г. в центре озера была зарегистрирована прозрачность воды 47 м при насыщеном синем свете с номером 1 по шкале Фореля-Уле. Последующее растекание глубинных вод, вышедших на поверхность в центре озера, обусловило высокие значения прозрачности в марте этого же года на всей акватории Иссык-Куля.
В марте 1985 г. при температуре воды верхнего 200-метрового слоя 3,6 в центральной части озера был зарегистрирован абсолютный максимум прозрачности иссык-кульской воды -53 м.
В теплую зиму 1981 г при температуре воды на поверхности озера 5,0 конвективным перемешиванием была охвачена только поверхностная толща до глубины 100 м. Прозрачность воды при этом составила 15,5 м.
Как отмечает Б.Д.Зайков, годовые максимумы прозрачности вода на озере Байкал также приходятся на периоды весенней и осенней циркуляции при температуре максимальной плотности пресной воды 4 .
Увеличение прозрачности в связи с явлением прибрежного апвеллинга можно наблюдать в заливе Рыбачий. Как отмечает И.В.Молчанов, здесь в штилевую погоду прозрачность была равна 12,6 м, а после шторма -17,5 м. Увеличение прозрачности было следствием компесационного подъема прозрачной воды глубинных слоев на место отогнанной штормом поверхностной воды.

Вода какого озера прозрачнее -Иссык-Куля или Байкала?

Абсолютный максимум прозрачности воды озера Байкал составляет 40,2 м. Значения прозрачности, превышающие байкальский максимум, были зарегистрированы на озере Иссык-Куль в 1975, 1985, 1986, 1987 гг. Абсолютный максимум прозрачности -53 м был отмечен на Иссык-Куле зимой 1985 г. По величине прозрачности воды озеро Иссык-Куль превышает все озерные водоемы мира, в том числе и Байкал, и приближается к прозрачности океана.
Эталоном самой высокой прозрачности считается вода Саргассова моря. Здесь в 1890 г. экспедицией на судне “Националь” была наблюдена рекордная прозрачность 66,5 м.

Что такое эвфотическая зона?

Верхний слой воды в водоеме, куда проникает достаточное для фотосинтеза количество света, называется эвфотической зоной. Японский лимнолог Иосимура считает, что диск Секки обычно исчезает на глубине, куда проникает 5% общей солнечной радиации, приходящей на поверхность воды. В озере Иссык-Куль, где прозрачность воды в отдельные годы превышает 40 м, эвфотическая зона распространяется до глубины 50 м. Здесь в процессе фотосинтеза готовится первоисточник пищи для всех водных животных. Большие глубины населены весьма скудно, так их обитателям приходится довольствоваться остатками пищи, которые попадают сюда из верхней эвфотической зоны.