Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы

Схема строения морского дна в сопоставлении с самой высокой горой на суше – Эверест в Гималаях.

Гравитация и время превращают горы в холмистую местность, а долины и равнины в пустыни. Тектоническими силами они вновь трансформируется в горную местность и, так будет до тех пор, пока не иссякнет внутренняя энергия планеты, и она не остынет. Этот процесс идёт с самого начала её образования, а расчётное время существования тектонически активной Земли составляет около трёх миллиардов лет.

Прообразом будущего Земли является Марс. Сегодня на этой планете не обнаружена активная тектоническая деятельность, а вулканы потухли. Она окружена разряженной атмосферой и без подобного земному магнитному полю планета не в состоянии противостоять солнечной радиации.

Скорость выравнивания земного рельефа определяется прочностью образующих его пород, т.е. их способностью выдерживать гравитационную нагрузку и сопротивляться разрушению под воздействием различных факторов. Таких, как влажность, температура, химические процессы и др.

Горные породы не монолитны, они перемножаются разносоставными слоями, разбиты на крупные и мелкие блоки. На склонах силы сцепления между ними должны быть достаточны для удержания их веса. Если этого не происходит, возникают обвалы и оползни. Часто их возникновение провоцируется землетрясениями, срывающими с крутых склонов неустойчивые фрагменты породы. Подобные и более грандиозные процессы происходят на дне морей и океанов.

Морское дно в районе в центре южной части Тихого океана. Линейные структуры – тектонические разломы, светлые точки – вершины морских горных гряд выступающих над поверхностью воды.Высшая точка на острове Таити Французской Полинезии – гора Орохена возвышается над уровнем моря на 2241 метр.

Под водой скрываются горные хребты, превосходящие по высоте расположенные на суше горы. Так, системы Анд, Гималаев, Гиндукуша, Памира и Тянь-Шаня с их вершинами в 6000—8000 метров уступают по протяженности и высоте горным образованием на морском дне. Самая высокая гора на суше – Эверест (Джомолунгма) в Гималаях может с лихвой поместится в глубочайшей впадине планеты Бездне Челленджера. Здесь перепад высот между самой низкой и самой высокой точкой составляет почти двадцать километров. Он сопоставим с размерами марсианского вулкана Олимп возвышающимся на 27 километров от основания. Более слабая гравитация, чем на Земле, отсутствие жидкой воды и разряженная атмосфера четвёртой планеты обеспечат сохранность этой горы ещё длительное время.

Дно Мирового океана находится в непрерывной геологической трансформации. В зонах спрединга через разломы на дно океана поступает базальтовый расплав, и формируется новая океаническая кора. Тектонический конвейер пододвигает её под окраины континентов – в области субдукции, где она, охлаждаясь, погружается в мантию, рождая вулканы и вызывая мощные землетрясения.

Единая система срединно-океанических хребтов проходит через весь Атлантический океан, продолжается в Индийском, а затем Тихом океане. Хребты протянулись более чем на шестьдесят тысяч километров, и рассечены в центральной части продольными впадинами – рифтами. Это самые молодые участки земной коры – они непрерывно обновляются мантийным расплавом.

Начиная от островов Новой Гвинеи и заканчивая Новой Зеландией на морском дне, под архипелагом Бисмарка, Соломоновыми островами, Новыми Гебридами, Новой Каледонией, Самоа, Тонга и Кермадек, почти параллельно друг другу расположены морские горные гряды. Острова Гилберта, Маршалловы и Каролинские острова Микронезии в Тихом океане это всего лишь выступающие над поверхностью воды вершины подводных горных цепей.

На огромном пространстве от залива Аляски и до архипелага Самоа морское дно разбито громадными тектоническими трещинами и трансформными разломами. Здесь часто возникают сильнейшие землетрясения, а вокруг разломов формируются многочисленные оперяющие структуры – надвиги, складки и грабены.

На больших глубинах очень холодно и действует огромное давление. Погружение в море на каждые десять метров дает увеличение гидростатического давления в одну атмосферу. На глубине в сто метров погруженное тело испытывает давление примерно в десять атмосфер. В самом глубоком месте планеты – на дне Марианского желоба батискаф «Trieste» ВМС США на глубине 10918 метров испытал давление в 1100 атмосфер. На дне желоба Пуэрто-Рико на глубине 8390 метров батискаф «Archimede» ВМС Франции выдержал давление около 840 атмосфер.

Под большим давлением вода проникает в трещины на морском дне что облегчает потерю равновесия пластами породы. Поэтому на континентальных склонах часто возникают грандиозные подводные оползни и турбидитные (мутьевые) потоки. Со скоростью доходящей 70—90 километров в час они способны перемещать донные осадки на расстояние в сотни километров.

В 6200—6000 годах до нашей эры у берегов современной Норвегии возник гигантский подводный оползень Storegga. Он охватил площадь около четырёх тысяч квадратных километров, а оползневые массы перемещались на расстояния до пятиста километров. Вызванное оползнем цунами охватило береговую зону протяженностью почти в триста километров в северной части Атлантического океана. Морские волны проникали до восьмидесяти километров вглубь побережья. Этот оползень по объёму перемещенных масс более чем в триста раз превышал современную ежегодную поставку в Мировой океан осадочного материала всеми реками на планете.

Подобные катастрофы неоднократно возникали в прошлом, но могут возникнуть в будущем. Несмотря на все достижения современной цивилизации они не станут менее опасными, чем были в прошлом, когда погребали под собой стоянки древнего человека. Причин тому много, но главные предопределены быстрым увеличением населения планеты и ростом городских поселений. Он сопровождается нарушением естественного состояния среды из-за вырубки лесов, изменения естественных ландшафтов, прокладки инженерных коммуникаций, разработки месторождений полезных ископаемых и др.

Растёт скорость перемещения по наземным трассам, их сеть усложняется и расширяется. Зачастую они проходят по изрезанному рельефу, подчиняя себе горные склоны и пойменные низменности. В свою очередь это приводит к увеличению риска возникновения техногенных аварий там, где не соблюдены необходимые меры безопасности, а природные условия не приняты во внимание.

К XXI веку в горной местности, занимающей примерно 24% земной поверхности, проживало около 10% мирового населения. Более 50% населения находится в пределах двухсот километровой зоны от побережья морей и океанов. В долинах и устьях рек наблюдается наивысшая плотность населения, а большинство мегаполисов планеты, таких как Нью-Йорк, Токио, Шанхай и другие расположены на сейсмоопасных территориях и вблизи от морских побережий.

Природным катаклизмом присуща каскадность действия, т.н. принцип домино. Подземный удар может спровоцировать обвалы и оползни в горах на крутых склонах, тем более вероятные, если землетрясению предшествовали проливные дожди. А внезапное перемещение больших массивов породы в ущелья или речные долины в свою очередь приводит к наводнениям и селям.

Начиная с середины 80-х годов прошлого века, потери от стихийных бедствий с конца XX века растут опережающими темпами по сравнению с численностью мирового населения и степени его концентрации в городах (Каррыев, 2016).

В конце прошлого века Юджин Стормер (Eugene F. Stoermer) обозначил современный этап развития Земли термином «Антропоцен». В 2000 году Нобелевский лауреат Пауль Крутцен (Paul Jozef Crutzen) использовал его в качестве формальной единицы геохронологической шкалы. Термин стал необходим из-за всё более усиливающегося вмешательства человека в рельефообразующие процессы на планете.

Все части природной среды взаимосвязаны между собой и стремятся к равновесию – гомеостазису. Как следствие, меняя какой либо фрагмент сложившейся системы человек вносит в неё дисбаланс. В свою очередь с её стороны следует ответная реакция, и она стремится вернуться в своё естественное состояние. Но это возможно только до тех пор, пока не будет преодолён некий критический предел, за которым возникает уже другая реальность. Возможно, она уже не будет столь же благосклонна к существованию человека как предыдущая. История знает такие примеры.

Начиная с момента использования огня и формирования сельского хозяйства влияние антропогенного фактора на вид и форму рельефа земной поверхности шло по нарастающей. Яркий пример тому Австралия, где аборигены более пятидесяти тысяч лет назад научились выжигать растительность для облегчения охоты. Этих людей уже давно уже нет, но следствием подобного образа жизни стало исчезновение внутреннего озера Kati Thanda-Lake Eyre (Эйр). Тысячи рукотворных пожаров за тысячи лет изменили покров континента и его климат.

Другой пример находится в Центральной Азии. Здесь с середины прошлого века начался забор воды из основных питающих Аральское море рек Амударьи и Сырдарьи. Искусственное орошение сельскохозяйственных земель поставило этот некогда значительный водоём пресной воды на грань исчезновения.

В 1979 году английский эколог Джеймс Лавлок (James Ephraim Lovelock) в своей книге «The Revenge of Gaia» (Месть Геи) выдвинул гипотезу о Земле как суперорганизме способного благодаря механизму саморегуляции поддерживать основные параметры среды в стабильном состоянии на определённые периоды времени. Она способствовала развитию системного подхода к изучению Земли, при котором планета рассматривается как единое целое, а не как набор отдельных частей. В 2001 году в итоговой декларации международной конференции по изменению климата в Амстердаме эта идея сформулирована следующим образом: «Земля ведет себя как единая, саморегулирующаяся система, состоящая из физического, химического, биологического и человеческого компонентов».

Благодаря собранным более чем за тридцать лет американскими спутниками с приборами «Modis» и «AVHRR» обнаружено, что увеличение количества парниковых газов в земной атмосфере привело к росту площади зелёных массивов планеты. Дополнительное озеленение составило от 25% до 50% к 2016 году. Это несколько сдерживает климатические изменения, так как растительность забирает из атмосферы углекислый газ. Иными словами реакция природной среды на парниковый газ оказалась благоприятной для растительности и животного мира.

Вместе с тем, природная среда, как самоорганизующаяся система, существует только в определённых ею самой пределах, при достижении которых она переходит в новое состояние с иными условиями равновесия. В этом смысле выживание человека ценно только для него самого, а способность или неспособность соблюдать заданные природной средой условия определяет длительность периода его существования.

Развитие наук о Земле к концу ХХ века привело к пониманию того, что геосферы планеты (атмосфера, биосфера, гидросфера, литосфера и т.д.) нельзя изучать в отрыве друг от друга. Особенно явно это проявилось благодаря взгляду со стороны – мониторингу планеты с её орбиты, когда протекающие на огромных пространственно-временных масштабах процессы стали визуально доступны.

Происходившие на Земле природные катаклизмы это напоминание о возможности их повторения в будущем. Тем самым, помимо познания окружающего мира, определена научная ценность и практическая значимость их изучения.

Почему происходят быстрые трансформации земной поверхности?

Обитатели по берегам больших рек тому свидетели, коль великие перемены в берегах и стрежах их течение воды, наипаче вешнее, причиняет. Не упоминаю песков, кои весна и осень перемывает, ни лугов, которые быстрина, отнимая от переднего конца, наращивает к заднему, но крутые, которые великие звена иногда с огородами и строениями отседают и в реки опровергаются, будучи подмыты… Все во всем свете рудокопы не перероют столько земли, не провергнут камней во сто лет, сколько одной весной разрушат о них льды и быстрина беспримерных вод российских.

М. В. Ломоносов

«О слоях земных», 1763 год

Наука, как строгая система правил объяснения чего-либо, оперирует физическими моделями. До ёё появления истолкование причин возникновения природных катаклизмов связывалось с высшими существами, по тем или иным причинам, производивших смертоносные землетрясения, потопы, обвалы и т. д. Подобные представления имелись у всех народов, когда-либо населявших планету, но в современном языке наибольшее отражение нашли персонажи из древнегреческой мифологии.

Из Древней Греции пришли слова Вулкан, Титан, Гигант, Тайфун и множество других. В том или ином контексте ими пользуются и сегодня. Имя Тайфун дало название ураганному ветру – тайфуну, а Вулкан вполне естественен в сочетании со словом «извержение». Когда подчеркивается масштабность того или иного события или вещи произносится «гигантский». Сложность или большой объем выполненной работы связывается со словом «титанический».

Эти слова появились тогда, когда человек не понимая природной стихии, олицетворял её в образах мистических существ. Так было удобно не только объяснять мир, но и информировать потомков об опасности предполагаемых мест их обитания. Таковых как всегда было много в небесах, на непреступных вершинах, морской пучине, болотах или лесах. Там, где жизни человека угрожали бури и цунами, вулканические извержения и землетрясения, обвалы и оползни.

Можно посмеяться над наивностью древних или догматами современных религий. Но столь уж важно, каким способом передаётся предупреждение – в виде мифа или в форме строительных норм остающихся для большинства современников тайной за семью печатями.

Бессмертные боги Олимпа обладали сверхъестественными способностями, и в этом были схожи со всеми другими божественными существами всех времён и народов. Они могли управлять стихией, а из мест их проживания – вулканов, гор, земных недр или морских глубин приходили всевозможные беды. Собственно это была первая приятая большинством модель объяснения природных катаклизмов, предшествовавшая современным представлениям о них. Страх перед природной стихией, сохраняя старые, создаёт новые суеверия. В истории это происходило не раз, если не сказать всегда.

Мифических существ, как позднее официально признанных богов, было великое множество. В Египте и Древней Греции их насчитывалось более сотни, а Ближний Восток был настоящим колумбарием многобожия.

В древнем государстве Угарит поклонялись более чем тридцати богам. У шумеров каждый город был государством с собственным божественным покровителем. У них же богиня-прародительница Намму образовала Землю и Небо. Она помогла богине Нинмах создать из глины людей, и она также вызывала губительные для них природные катаклизмы. Греческая мифология оставила память о многочисленных божественных существах царящих над Мирозданием.

В Северной Азии древние орочи воспринимали Землю в виде гигантской безрогой и восьминогой лосихи. Они считали, что леса это её шерсть, а птицы вьющиеся над ней это комары. Земные катаклизмы возникают тогда, когда уставшая лосиха переступает с ноги на ногу.

В религии нганасанов Земля олицетворялась с наиболее знакомым им животным – оленем, на спине которого живут люди. Схожие представления имеются и у других народов Сибири и Дальнего Востока. Лось или олень отождествлялись ими со звёздами, солнцем и вообще со всей земной стихией.

Об острове Сахалин сложено много легенд и преданий. Его необычная форма, напоминающая человека или человека-дельфина, нашла отражение в мифологии нивхов. По их верованиям Сахалин это лежащий на правом боку дух-хозяин всей Земли по имени Миф Ыз, ноги которого – мысы Анива и Крильон, голова – мыс Марии. Миф Ыз лежал, в прежние времена, к материку Азия другим боком но, когда повернулся в свое нынешнее положение, то на всей Земле погибли животные и люди.

Описанные в эпосах майя природные катаклизмы это непрерывные ливни, ураганы, обвалы, извержения вулканов и землетрясения. Собственно для этого были и остаются причины. Издавна здесь люди проживают в горной местности чреватой различными неприятностями – от снежных и каменных лавин до грандиозных извержений вулканов и обвалов.

Большинство сохранившихся суеверий это наследие древнейших времен и особенностей мышления незнакомого с научными знаниями человека, рассчитывающего на помощь сверхъестественных сил в борьбе за своё выживание. Отчасти это помогало и превращалось в легенду, как это было с римским императором Константином и упрочнением христианской религии. Кометы, затмения, землетрясения и потопы зачастую служили предтечей грандиозных событий в жизни людей.

Первым упоминанием о землетрясении в Библии является рассказ о том, что случилось с Моисеем на Синайской горе. А повествование о разрушении древнего Иерихона в долине Сидим, скорей всего, представляет собой описание подземного удара. Стены города пали после того, как евреи обнесли несколько раз вокруг города ковчег, в котором хранились тексты Завета, данные богом Яхве Моисею и протрубили в трубы.

Времена средневековья ознаменовались страшными церковными гонениями и массовыми казнями женщин и мужчин обвинённых в самых различных «преступлениях», в том числе и в природных катаклизмах. В 1652 году в посёлке Аверсе, расположенном в долине Заднего Рейна, суд над колдуньями постановил, что снежные лавины вызываются местными ведьмами и лучший способ избавления от напастей это сжечь живьём колдунью.

«Когда возникает опасность лавины, например, с горы Алс-Ларешс, старые люди на пасху закапывают на ее пути в снег освященные яйца, чтобы остановить лавину». Рассказ Марморера из Граубюндена (начало XX века).

Со врёмен Авесты и Ветхого завета природные катаклизмы использовались религиями в качестве яркого примера наказания за неправедную жизнь. Это продолжалось вплоть до 1755 года, когда землетрясение в Лиссабоне стало причиной гибели десятков тысяч его жителей. Оно произошло в католический День всех святых, и многие погибли в развалившихся храмах или были погублены смертоносным цунами. Грандиозность катаклизма привела к пониманию, что объяснение его причин необходимо искать в том, как устроена планета Земля.

Развитие точных наук привнесло в естествознание способы качественной и количественной оценки наблюдаемых явлений в природе, возможность не только объяснять причины, но и прогнозировать их возникновение. Происходящие на Земле гравитационные перемещения вещества относятся именно к этому случаю.

Гравитация – главный фактор формирующий рельеф земной поверхности. Он общий для всех космических тел и определяется величиной массы, особенностями перемещения в пространстве и характером взаимодействия друг с другом. Основные отличия заключаются в энергетике протекающих в их недрах физико-химических процессов, составе атмосферы, наличии или отсутствии гидросферы и др.