Катастрофы в природе: вулканы. Гипотезы, факты, причины, последствия

Спутниковые системы навигации типа GPS (Global Positioning System), пройдя сложный путь от военных разработок, сегодня дают возможность определять местоположение объектов на земной поверхности и в околоземном космическом пространстве. Проводить исследование современных движений земной коры и многое другое.

Благодаря росту вычислительной мощи и цифровым способам получения и обработки данных появилась возможность создания компьютерных 3D-моделей местности, сменивших прежние макеты из папье-маше. Исходными данными для них становятся детальные планы городов и топографические карты, материалы аэрофотосъемки, лазерного сканирования и спутниковые снимки сверхвысокого пространственного разрешения.

Вместе с тем ожидать, что наблюдения из космоса решат все проблемы исследования Земли ожидать не приходится. Создание спутников трудоёмко и очень затратно. Всегда остаются вопросы детальности и непрерывности съёмки. Оборудование для записи видео уступает по разрешению фотосъёмке, и охватывает сравнительно небольшую площадь поверхности планеты.

С другой стороны, изучение процессов протекающих на земной поверхности ограничено периодом семидесятых годов прошлого столетия – времени начала получения спутниковых изображений. Иными словами на 2016 год период фотолетописи не всей, а только отдельных участков составляет менее пятидесяти лет. И если для быстротекущих процессов в атмосфере можно получить сведения о её динамике, то для изучения рельефообразующих факторов на поверхности, с учётом низкой степени разрешения ранее использовавшейся техники, он пока недостаточен.

Цифровые технологии многократно повысили детализацию исследований позволив наблюдать приводящие к природным и техногенным катастрофам процессы на больших пространственно-временных масштабах. Вкупе с наземными наблюдениями и измерениями они открыли возможность обнаруживать признаки развития опасных геологических и геофизических процессов. Это особенно актуально на современном этапе, когда рост мирового населения и сосредоточение его большей части в городах, расширение и усложнение критической инфраструктуры увеличивает риск больших потерь от природных и техногенных катастроф.

Вулканы и сегодня обладают всеми качествами своих мифологических персонажей – смертоносностью и непредсказуемостью. Их изучение имеет большую важность и тому есть веские научные и практические причины. Хотя большинство проблем, связанных с выживанием человечества, относятся к отдаленному будущему, но реальность такова, что глобализация мировой экономики влечет за собой риски глобальных потерь. На месте небольших поселений рядом с вулканами вырастают мегагорода, усложняется транспортная и энергетическая инфраструктура, растёт скорость перемещения людей на планете и соответственно риск больших потерь.

Цифры и Факты

Самое крупное в историческое время извержение произведено вулканом Тоба силой VIII баллов VEI около 75 тысяч лет назад.

Самое продолжительное непрерывное извержение длительностью 111 лет принадлежит вулкану Ясур на острове Танна в архипелаге Вануату.

Самое большое количество вулканов на Земле расположено под водой.

Самое большое количество действующих вулканов находится на территориях Индонезии, США и Японии.

Самым глубоководным вулканическим извержением является взрыв вулкана Вест-Мата расположенного рядом с островами Фиджи в юго-западной части Тихого океана.

Самый активный вулкан на суше это Килауэа на Гавайях. Он непрерывно извергается с 1983 года.

Самое мощное извержение в современный исторический период силой VII баллов VEI произведено вулканом Тамбора на острове Сумбава в 1815 году.

Самые продолжительные эффекты в атмосфере планеты в XX веке вызваны извержением вулкана Пинатубо в 1991 году. Средние показатели температуры на Земле упали на 0,5 градусов Цельсия в течение всего 1992 года.

Самый длительный период извержения XX—XXI веков принадлежит вулкану Килауэа на Гавайях – с 3 января 1983 года он непрерывно извергался на протяжении 29 лет.

Самое губительное за историю человечества было извержение вулкана Тамбора силой VII баллов VEI в 1815 году. Его жертвами стала 71 тысяча человек.

Самое смертоносное вулканическое цунами произошло при взрыве вулканического острова Кракатау в Индонезии.

Самый смертоносный лахар сошёл со склонов вулкана Невадо-дель-Руис в Колумбии при извержении 1985 года. Его жертвами стали 23 тысячи человек.

Самый крупный по размерам действующий вулкан на Земле это Мауна-Лоа на острове Гавайи. Его общая высота вместе с расположенным под водой основанием составляет 10210 метров.

Самый высокий действующий вулкан на Земле это Льюльяйльяко в Аргентине высотой 6739 метра над уровнем моря.

Самая удалённая от центра Земли точка на поверхности это стратовулкан Чимборасо в Эквадоре высотой 6267 метров над уровнем моря.

Самый высокий действующий вулкан Евразии это Ключевская сопка на острове Сахалин в России. Он же самый высокий вулкан в Азии высотой 4750 метров над уровнем моря.

Самая высокая горная вершина России и Европы это стратовулкан Эльбрус высотой 5642 метра над уровнем моря на Кавказе.

Самый высокий действующий вулкан вулканического пояса в Андах высотой 5311 метров над уровнем моря это Невадо-дель-Руис в Колумбии.

Самый высокий вулканический утёс это Болс-Пирамид высотой 562 метров над уровнем моря при ширине основания до 200 метров.

Самая большая кальдера площадью около 1,8 тысячи квадратных километров у супервулкана Тоба в Индонезии на острове Суматра.

Самое крупное лавовое озеро находится в кратере Ньирагонго в Конго шириной около 182 метров. Оно до середины XX столетия полностью заполняло кратер шириной два километра.

Самый древний вулканический остров это австралийский Лорд-Хау в Тихом океане. Его возраст около двадцати миллионов лет.

Самый молодой на планете вулкан это Парикутин в Мексике. Он возник в 1943 году, достигнув высоты 366. За девять лет он успел покрыть пеплом территорию в 260 квадратных километров и разрушить город Сан-Хуан. На 2016 год его высота составляла 424 метра.

Самый крупный в историческое время лавовый поток образовался в 1783 году во время извержения вулкана Лаки в Исландии.

Самый длинный известный лавовый поток на Земле длиной 160 километров находится вблизи курорта Ундара в Австралии.

Самый крупный лавовый поток на Земле имел площадь 970 квадратных километров и объём 26 кубокилометров. Он образовался при извержении в Исландии примерно 8600 лет назад.

Самая крупная лавина в современное время возникла при извержении вулкана Св. Елена (Сент-Хеленс) в 1980 году в США. Масса снега объёмом в 2,8 миллиардов кубометров передвигалась по склону со скоростью до 400 километров в час.

Самый мощный выброс вулканического пепла XX—XXI веков зарегистрирован при извержении вулкана Св. Елены в 1980 году. За девять часов выброс составил около 540 миллионов тефры.

Самая высокая эруптивная колонна XX—XXI веков высотой 35 километров возникла при извержении вулкана Пинатубо в 1991 году.

Самое большое количество вулканов – более 30% проявивших свою активность за последние двести лет находится в США на Аляске.

Самое большое количество гейзеров и горячих источников находится в Йеллоустоунском национальном парке – около ста тысяч геотермальных образований или половина от общего числа источников на суше.

Самый нетипичный это стратовулкан Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании. Его белая шапка возвышается над равниной Серенгети, но образована она не снегом, а кальцинированной содой. Это единственный действующий вулкан, лава которого содержит много соединений натрия, кальция и калия, но очень мало кремниевых минералов. Из-за этого она прорывается при температуре около 500 градусов по Цельсию или вдвое ниже, чем у базальтовой лавы.

Самое высокое вулканическое цунами может быть вызвано обрушениями на вулканах Килауэа и Кумбре-Вьеха.

Самый большой грязевой вулкан диаметром десять километров является Лус (Lus) на острове Ява в Индонезии.

Где, почему и как возникают вулканы?

Здесь – Вулкана чертог, и Вулканией остров зовется.

С выси небесной сюда низошел огнемощный владыка.

Тут железо куют в огромном гроте циклопы.

Публий Вергилий «Энеида», примерно29—19 годы до н.э.

Под извержением понимается процесс относительно быстрого поступления из недр на поверхность значительных масс мантийного вещества в газообразном, жидком и твёрдом состоянии. Сами вулканы это характерной формы возвышенности образовавшиеся там, где по каналам и трещинами в земной коре из магматических очагов выводятся или выводились на поверхность продукты извержения. Обычно они имеют форму конуса с углублением – кратером на вершине, а в случае её проседания и обрушения образуется кальдера – обширная циркообразная котловина с крутыми стенками и относительно ровным дном.

Природа современного земного вулканизма обусловлена продолжающейся геологической эволюцией планеты. Ещё четыре миллиарда лет назад земная поверхность представляла собой раскалённое лавовое поле, непрерывно бомбардируемое метеоритами. По мере остывания в поле тяготения произошло расслоение вещества – самые лёгкие компоненты образовали атмосферу, более тяжелые стали материалом для земной коры, мантии и железоникелевого ядра планеты.

Земная кора вместе с верхней частью мантии образует простирающуюся до глубин в сто километров литосферу – твёрдую оболочку Земли. Она разбита разломами на крупные блоки – тектонические плиты. Ниже мантии находится сложенное из тяжелых металлов, преимущественно железа, земное ядро. Здесь плотность вещества и температура значительно увеличиваются.

Распад радиоактивных элементов и сохранившийся со времён образования планеты жар приводят к тому, что в её центре температура выше, чем на поверхности Солнца. На глубине 2700 километров между земным ядром и мантией она достигает 2200 градусов по Цельсию, а мощность теплового потока из земного ядра в нижние слои мантии оценивается в тринадцать тераватт.