Название: Восемь лекций по физике атмосферы и гидросферы (Браже Р. А.)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1323


8.4. внутренние солитоны. цунами

 

Дисперсионному  уравнению  (8.10)  соответствует  уравнение  КдВ  сле- дующего вида:

 

t

 c0 (1   / ) x

  xxx

 0,

(8.11)

 

где

  

– малое возмущение плотности жидкости. Односолитонное реше-

ние (8.11) имеет вид

 

  

 

sech 2

 

x  Vt ;

0          L

 

 

 12

1 / 2

 

         1   

L                0 

,           V  c

0 1 

3

            0  .

 c0  0 

         0   

 

 

Произведем теперь некоторые численные оценки, положив

H  103   м,

 /   0,1  и

cos   1.

Тогда,  согласно  (8.10),  (8.11), получим

c0   200 м/с,

  2  108

м3/с,

L  104 м,

V  207 м/с.

По мере увеличения наклона к горизонту скорость внутренних гравита-

ционных волн, и в том числе солитонов, уменьшается до нуля при

   / 2.

У наклонных солитонов длина увеличивается, а скорость уменьшается при движении внутрь жидкости (в связи с ростом плотности) и, наоборот, длина уменьшается, а скорость возрастает при движении к поверхности.

Именно возникновением внутренних гравитационных солитонов можно объяснить цунами (в переводе с японского «волна в гавани») – уединенные

волны огромной разрушительной силы, возникающие при подводных и при- брежных землетрясениях. В табл. 8.1 представлены основные характеристики цунами в сравнении с аналогичными характеристиками ветровых волн. Приве- денные выше оценки вполне соответствуют этим данным.

 

Таблица 8.1

 

Основные характеристики ветровых волн и цунами

 

Параметры

Ветровые волны

Цунами

Скорость распространения

 

Длина волны Период колебаний Глубина проникновения

Высота волны в открытом море

 

Высота волны у побережья

до 100 км/ч до 0,5 км

до 20 с до 300 м до 30 м

до 40 м

до 1000 км/ч до 1000 км до 2,5 ч

до самого дна до 2 м

до 70 м

 

 

Поскольку сейсмические волны, порожденные землетрясением, достига- ют побережья в 50–80 раз быстрее, чем цунами, сейсмические станции могут зарегистрировать их возникновение в море, оценить параметры и направление распространения и передать эту информацию соответствующим органам по борьбе с чрезвычайными ситуациями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Человек  появился  и  сформировался  как  биологический  вид  на  Земле. В бескрайнем космосе у нас нет другого места для жизни. Среди миллионов видов живых организмов, населяющих тонкий приповерхностный слой Земли, толщиной всего несколько километров, – биосферу – человек всего лишь одно из звеньев. Но, будучи наделен разумом, человек активно преобразует окру- жающую природу, строя города, железные дороги, плотины гидроэлектростан- ций, каналы и дамбы. Многочисленные заводы и фабрики, транспорт выбрасы- вают в атмосферу Земли ежегодно около 1\% от всего углекислого газа, содер- жащегося в атмосфере. Это порождает так называемый парниковый эффект, приводящий к перегреву земной поверхности. При существующих темпах про- изводства энергии через двести лет ее будет вырабатываться ежегодно около

5\% от энергии, получаемой Землей от Солнца. Если коэффициент полезного действия в ее использовании будет низок, то выброшенная в атмосферу она вы-

зовет повышение среднегодовой температуры на 3–5 градусов. Это вызовет усиленное таяние ледников и затопление многих низменных участков морского побережья. Человек разрушает озоновый слой планеты, используя различные аэрозоли и допуская их распыление в атмосфере. Это повышает частоту заболе-

ваний раком кожи другими онкологическими заболеваниями, причем не только у самого человека. Наконец, человек освоил расщепление атомного ядра, по- строил многочисленные атомные электростанции, атомные ледоколы и подвод- ные лодки, научно-исследовательские атомные реакторы. Возникла проблема захоронения радиоактивных отходов и реальная угроза технических аварий, приводящих к радиоактивному заражению местности. Таким образом, создавая

среду для своего обитания, человек меняет ландшафт и климат планеты.

Но на нашей не такой уж большой планете все взаимосвязано. Изменения ландшафта и очертаний материков могут сильно изменить характер ветров и морских течений, а те, в свою очередь, еще сильнее повлиять на климат. Но да- же если не касаться глобальных изменений в природе, а ограничиться влиянием промышленных, транспортных, добывающих, перерабатывающих и других производств на местные природные условия, то и здесь мы сталкиваемся с не-

обходимостью принимать грамотные технические решения. Эти решения, обу- словленные необходимостью инженерной защиты окружающей среды и рачи- тельного природопользования, возможны только при наличии соответствую- щих знаний о строении и механизмах функционирования атмосферы и гидро- сферы Земли.

В нашем небольшом спецкурсе мы рассмотрели лишь весьма узкий круг

вопросов, относящихся к затронутой проблеме. Но даже они дают информацию для вдумчивого читателя. Что касается инженера, сделавшего защиту окру- жающей среды своей профессией, то он, конечно, должен вникнуть в физику Земли более глубоко и целенаправленно. Автор надеется, что данная книга бу- дет стимулировать этот интерес.