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어린이 과학 실험실
쓰나미. 어린이과학실
"쓰나미" - 항구의 큰 파도. 일본어 번역. 재난은 새벽 15시에 강한 충격과 함께 시작되었습니다. 불과 몇 초간 지속되었습니다 ... XNUMX 분 후 바다에서 강한 소리가 들렸습니다. 바다가 육지로 몰려드는 것 같았습니다. 봉인 지역의 건물이있는 침의 측면에서 끔찍한 균열과 포효가있었습니다 ... 새벽에 침은 완전히 깨끗해 보였으며 한곳에서만 일종의 형태없는 더미가 보였습니다 ... 1923년 캄차카의 지진 현상을 처음으로 목격한 소련의 P. Novograblenov의 일기에서 발췌. 시작하기 훨씬 전에 태평양 연안에서 멀리 떨어진 Leningrad의 State Hydrological Institute 건물에서 과학자들은 새로운 Ust-Kamchatsk를 건설했습니다. 물론 도시의 모형에 불과했지만 규모가 컸습니다. 캄차카 강의 하구인 캄차카 베이의 일부인 도시 건물은 모든 세부 사항에서 재현됩니다. 4000km2가 넘는 전체 면적이 작은 실험실에 있습니다. 모델의 해안, 해저는 콘크리트로 만들어졌으며 지형의 모든 세부 사항이 있는 땅은 플라스틱으로 만들어졌습니다. 과학자들은 해안 전체에 톱밥을 빽빽하게 뿌렸습니다. 전선이 물 속으로 내려갔습니다. 설상가상으로 천장 아래 어딘가에서 무비 카메라가 윙윙거렸다. 이게 뭔가요? 게임이 아닙니까? 그렇다면 왜 거대한 아코디언의 벨로우즈처럼 압축 공기의 작용으로 장난감 캄차카 만에서 바닥이 가라앉거나 올라가고 파도가 일어나는가? 과학자들은 일어난 재앙을 반복하기로 결정했습니다. 1923. 그러자 멀리 바다에서 일어난 지진이 높은 파도를 일으키고 해안으로 튀겨 도시를 파괴했습니다. 캄차카, 쿠릴 및 일본 열도, 사할린, 알래스카-간단한 열거로도 쓰나미가 태평양에서 가장 자주 발생한다는 것을 알 수 있습니다. 가장 큰 바다의 물에서 매년 수십 개의 화산이 깨어나고 강한 지진이 발생하며 대부분 지각이 훨씬 얇은 해저 아래에서 발생합니다. 태평양의 바닥을 노출시킬 수 있다면 지각의 단층이나 팽창이 지속적으로 발생하는 XNUMX개의 거대한 구역을 셀 수 있습니다. 일본 근처의 해저는 아마도 가장 불안한 곳일 것입니다. 수백 킬로미터 길이의 많은 단층이 있습니다. 이러한 현재 치유, 이제 다시 열리는 "상처"를 따라 지각의 블록이 지속적으로 이동하거나 분리됩니다. 대부분의 단층은 해안을 따라 있습니다. 그러나 가로 결함도 있습니다. 그리고 지각의 세로 단층과 가로 단층이 교차하는 곳에서 특히 강한 떨림이 발생합니다. 거기에서 가장 높은 쓰나미가 예상됩니다. 여기와 모델에서 수백 번 과학자들은 플라스틱 해안에서 쓰나미 습격을 벌였습니다. 전기 센서는 "해수면"의 변동을 결정했습니다. 해안에서 씻겨 나가지 않은 톱밥의 경계는 파도가 일어날 수 있는 곳을 표시했고, 표층 해류의 속도를 촬영하여 기록했습니다. 이 모든 것이 함께 Novograblenov가 설명한 재앙의 그림을 확실히 복원하는 데 도움이되었습니다. 그리고 복원뿐만 아니라 중요한 결론을 내리기 위해 확장되는 도시의 산업 및 주거용 건물은 가장 높은 파도가 상승할 수 없는 곳에 건설되어야 합니다. 이제 수 문학자들의 권고를 정확히 따르고 있습니다. 그러나 모든 지진이 쓰나미를 일으키는 것은 아닙니다. 일종의 거대한 피스톤인 해저의 한 부분이 그 위의 수 킬로미터의 물기둥을 올리거나 내릴 때만 파도가 바다 표면에 나타납니다. 이 현상은 물이 채워진 욕조 바닥에서 플러그를 갑자기 들어 올리거나 내릴 수 있는 경우에 발생하는 현상과 비교할 수 있습니다. 잠시 동안 하단 부분이 사라진 것 같습니다. 그 위에 놓인 물기둥이 "실패"하고 표면에 구멍이 생깁니다. 바다에서 그러한 구멍의 높이는 수백 미터에 달할 수 있으며 물기둥의 높이는 수 킬로미터가 될 수 있습니다. 이 액체 기둥의 거대한 방출은 쓰나미의 미래입니다. 지진이 발생하는 동안 지각의 블록도 위쪽으로 충돌할 수 있습니다. 그러면 해저가 팽창합니다. 물기둥은 주변 표면 위로 솟아올라 높은 파도를 생성합니다. 지진원 바로 위의 그러한 파도의 높이는 수백 미터에 이릅니다. 그러나 이미 진원지에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에 완만한 마루가 2m 높이를 거의 넘지 않기 때문에 공해의 선박은 높은 파도와의 만남으로 위협받지 않습니다. 배가 폭풍에 빠지는 것은 또 다른 문제입니다. 30미터의 풍파가 칩처럼 던집니다. 그리고 여기 주목할 만한 것이 있습니다. 바다 표층의 바람 파도 요동. XNUMXm보다 깊은 곳에 정체 구역이 있습니다. 거기에는 유명한 해양학자 Zh. I. Cousteau의 말에 따르면 실제 침묵의 세계가 있습니다. 하지만 쓰나미는 정말 높은 파도라는 이름에 걸맞게 일어납니다. XNUMX미터 높이의 혹이 그 꼭대기에 불과하고 파도의 바닥은 해저에 있습니다. 그건 그렇고, 우리는 그러한 파도의 무게가 XNUMX 억 톤 이상이라는 점에 주목합니다. 그리고 그것이 가만히 있지 않고 문자 그대로 여객기의 속도로 바다를 가로 질러 날아간다고 생각하면 그 에너지는 엄청납니다. 계산에 따르면 중형 인공 쓰나미를 얻으려면 바다 밑바닥에서 XNUMX억 톤에 달하는 두꺼운 폭탄을 폭파해야 합니다! 열린 바다에서 큰 파도가 절대적으로 무해하다면 해안에 접근함에 따라 성질이 바뀝니다. 바닥의 거칠기에서 물 입자의 마찰로 인해 파도 바닥의 이동 속도가 크게 감소합니다. 해안 근처에서 키가 자라고 불규칙한 모양을 취하고 초승달 모양의 볏을 훨씬 앞으로 뒤집습니다. P. Novograblenov는 Ust-Kamchatsk를 파괴한 쓰나미의 높이를 측정했습니다. 그러자 XNUMX층 건물보다 더 높은 바다에서 수벽이 솟아올랐습니다! 쓰나미의 높이는 해안의 형태에 따라 크게 달라집니다. 우리가 입구가 좁은 만 기슭에 있다면 아무것도 두려워할 것이 없습니다. 파도는 좁은 통로를 극복하기 위해 에너지의 상당 부분을 소비합니다. 완전히 다른 문제는 열린 쐐기 모양의 베이입니다. 여기서 파도가 쐐기의 상단으로 이동함에 따라 길이는 짧아지지만 높이는 증가합니다. 이 때문에 강 하구, 길쭉한 해협이 가장 위험한 곳이다. 인류는 만만치 않은 자연 현상에 능동적으로 맞서 싸울 수 없다. 지금까지는 싸움보다 방어에 대해 더 많이 생각해야 합니다. 결국 쓰나미의 힘에 맞서거나 해안 방어 구조물의 힘에 의지하는 것은 불가능합니다. 가장 완벽하고 강력한 댐조차도 수억 입방 미터의 물의 맹공격을 견디지 못할 것입니다. 그렇기 때문에 해안에 구조물을 지을 때 실험실에서 완전한 대규모 사본이 생성됩니다. 이러한 모델링을 통해 파괴적인 파도를 쉽게 모방하고 상륙을 연구합니다. 그러나 과학자들은 해안 지역의 확장된 부분이기는 하지만 별도의 모델에 관심이 있습니다. 이제 아시아와 미국의 모든 섬과 해안을 포함하는 정확한 태평양 모델을 만들 수 있다면? 그리고 그러한 모델은 환상이 아닙니다. 물론 콘크리트와 플라스틱으로 만들 수는 없습니다. 대륙의 모든 기하학적 차원, 파도의 앞부분, 파도의 속도와 에너지, 여러 지점의 바다 깊이 등을 고속 컴퓨터의 메모리에 입력할 수 있습니다. 그리고 컴퓨터는 언제 어디서 가장 높은 파도를 기다릴지 결정할 것입니다. 이러한 작업은 이미 964년 일본 니가타 항을 뒤덮은 쓰나미에 대해 Leningrad Hydrometeorological Institute와 미국 Stanford University에서 수행되었습니다. 수학적 모델에 대한 계산 결과는 최근 호놀룰루에서 열린 쓰나미 심포지엄에서 비교되었습니다. 소련과 미국의 수학적 모델은 거의 일치했습니다. 이는 양국 간 적극적인 협력의 특수한 사례일 뿐이다. XNUMX년 이상 동안 상호 연결된 해안 역의 광범위한 네트워크가 소련, 일본 및 미국의 태평양 연안에서 운영되고 있습니다. 과학자들은 해안 지역 주민들에게 임박한 위험을 최대한 빨리 알리기 위해 큰 파도를 감지하는 보다 효과적인 방법을 찾고 지속적으로 정보를 교환하고 있습니다. XNUMX년 연속 소련 선박 "Valeryan Uryvaev"는 새로운 소련 과학 장비가 바다에 설치되는 극동 바다를 항해하고 있습니다. 자연의 강력한 자연 현상에 대한 연구는 보시다시피 여러 방향으로 계속됩니다. 당신 앞에는 바다의 한 부분이 있습니다. 민감한 장치는 해안, 섬, 표면 및 수중 부이 스테이션에 설치됩니다. 일부는 지각의 지진 활동을 관찰하고 탄성 진동의 전파 속도로 지진의 진원지를 결정합니다. 해수면 변동 센서는 쓰나미 파도를 바람 및 해일과 분리하고 첫 번째 큰 파도의 모양을 설정합니다. 위성의 레이저 거리계는 지진 발생 당시 해수면의 진원, 팽창 또는 딥을 고정할 뿐만 아니라 쓰나미의 방향과 속도를 결정합니다. 이러한 광범위한 녹음 장비 네트워크는 태평양에서 가장 쓰나미가 발생하기 쉬운 지점에 설치되어야 합니다.
주의 - 위험! 극동 수문기상연구소에는 쓰나미 부서가 있습니다. 그것의 임무는 임박한 위험에 대해 해안 지역의 인구를 경고하기 위한 새로운 자동화 서비스를 만드는 것입니다. 과학자들은 캄차카 해안, 쿠릴 능선, 사할린뿐만 아니라 먼 바다, 지진 가능성이 있는 지역에 직접 많은 장비와 센서를 설치하고 있습니다. 우선 민감한 기기인 지진계는 지구의 지진 활동을 모니터링합니다. 그들은 수중 지진의 에너지에서 진원지의 좌표를 결정하는 탄성파를 포착합니다. 에너지가 높고 진원이 높은 파도가 가장 자주 나타나는 지역에 있으면 경고 신호가 유선 및 무선 회선을 통해 해수면을 모니터링하는 수문 기상 관측소로 전송됩니다. 신호를 받으면 관찰자는 자체 기록 레벨 게이지의 판독값을 모니터링하고 일반적으로 작은 첫 번째 쓰나미 파도를 등록하려고 합니다. 그러나 그것들을 찾는 것은 그렇게 쉬운 일이 아닙니다. 10분마다 바람 파도가 해안으로 밀려옵니다. 하루에 두 번, 만조 때 해수면이 상승합니다. 그러나 쓰나미 파도는 150-XNUMX분 간격으로 해안을 강타했습니다. 그렇다면 풍파, 해일과 쓰나미를 어떻게 구별할 수 있을까? 바다와 소통하는 수직으로 설치된 파이프에 플로트가 떠 있습니다. 오르락내리락하며 펜을 움직이게 하여 테이프에 레벨 변동을 기록합니다. 예를 들어 10m 깊이의 액체 기둥은 XNUMX기압과 같은 압력을 생성합니다. 그러나 바다는 거의 잔잔하지 않습니다. 따라서 일정한 수심에 압력계를 설치하면 그 수치로 파도의 높이를 판단할 수 있다. 서로 겹치는 바람과 해일은 여전히 낮은 첫 번째 쓰나미 파도를 가리는 것처럼 보입니다. 플로트 및 정수압 기기를 사용하여 구별하는 것은 매우 어렵습니다. 그 외에도 다른 장치가 설치되었습니다. 그것은 쓰나미 파도 탐지기라고 불 렸습니다.
장치에 대해 알아 봅시다 (그림 참조). 금속 골판지 컵 1은 정수압의 작용으로 압축됩니다. 직경이 다른 두 개의 모세관 2는 컵의 공동을 두 개의 동일한 챔버 3과 연결하며 내부에는 주름진 컵도 설치되지만 크기는 더 작습니다. 이들의 내부 공동은 멤브레인에 의해 두 부분으로 나누어진 측정 챔버(4)와 통신합니다. 세 컵의 내부 공동은 비압축성 유체로 채워져 있습니다. 센서는 멤브레인에 설치됩니다. 탐지기는 해수면 변동에 어떻게 반응합니까? 해일은 하루에 두 번만 상륙합니다. 해수면은 천천히 변화하므로 장치가 설치된 곳에서 정수압이 점차 증가합니다. 금속 컵은 점차 압축되어 거의 저항 없이 액체의 일부를 모세관을 통해 측정 챔버의 내부 공동으로 이동시킵니다. 멤브레인 양쪽의 압력은 동일하며 장치는 조용합니다. 이 장치는 바다에 일반적인 바람 파도가 있는 경우에도 조용합니다. 모세관에서 상당한 저항이 발생하면 액체가 충분한 속도로 흐를 시간이 없습니다. 이 경우 일정한 압력이 멤브레인에 작용합니다. 쓰나미 파도가 접근할 때만 다른 모세관 저항의 효과가 나타나기 시작합니다. 더 큰 직경의 모세관은 유체 흐름에 대한 저항이 적고 멤브레인 한쪽의 압력이 다른 쪽보다 커집니다. 멤브레인이 구부러지고 센서가 자동으로 조명을 켜고 역에서 소리 경보를 울립니다. 이것이 연안경보 서비스가 작동하는 방식입니다. 그러나 연구소의 과학자들은 경고 시스템의 효율성을 개선하고 쓰나미로부터 시간을 벌기 위해 노력하고 있습니다. 민감한 장치는 해안에서 가능한 한 멀리 떨어져 케이블이나 라디오로 해안 방송국에 연결됩니다. 전체 스테이션 네트워크는 이미 섬, 정박된 수레(부표)에 장착되어 있습니다. 5-6km 깊이의 지진 활동 구역에는 자동 지진계와 스트링 변환기가 있는 민감한 쓰나미 파 탐지기가 설치됩니다. 탐지기는 소리굽쇠처럼, 단단한 프레임에 늘어선 피아노 줄처럼 작동합니다. 현의 피치가 변경됨에 따라 어떤 방향으로든 키로 페그를 돌리기만 하면 됩니다. 변환기는 동일한 원리를 기반으로 합니다. 측정 된 정수압의 영향을받는 멤브레인 중앙과 장치 본체 사이에 얇은 강철 와이어가 늘어납니다-끈. 바다가 잔잔하면 현도 같은 주파수로 울립니다. 그러나 파도가 나타나 자마자 막이 처지고 현의 장력이 감소합니다. 전자 장치는 피치의 변화를 감지하고 와이어를 통해 부표까지 신호를 보냅니다. 해안, 섬 및 부이 스테이션이 자동화된 서비스의 전부는 아닙니다. 쓰나미 파도를 감지하기 위해 현재 레이저를 사용한 실험이 진행 중입니다. 레이저 덕분에 수십 센티미터의 정확도로 지구에서 달까지의 거리를 측정할 수 있었던 것으로 알려져 있다. 해수면 변동을 측정하기 위해 위성에 레이저 거리 측정기를 설치하는 것은 어떻습니까? 아마도 머지않아 쓰나미 파도를 감시할 위성이 등장할 것입니다. 바다 자체 외에도 전리층은 높은 파도의 출현을 알 수 있습니다. 지각의 한 부분이 물 밑으로 떨어지거나 급격하게 상승하면 대기의 기둥이 물기둥과 함께 상승하거나 하강합니다. 상층에서는 음파가 발생하여 전리층에서 반사되는 전파를 왜곡합니다. 음파가 쓰나미를 몇 시간 앞지르기 때문에 과학자들은 경고 서비스에도 전리층 방법이 사용될 것이라고 믿고 있습니다. 해저, 부이 스테이션 및 해안에 설치된 모든 기기 및 센서의 정보는 연구소의 단일 센터로 전송되어 컴퓨터로 전송됩니다. 기계는 가장 높은 파도가 예상되는 지역과 예상되는 시간을 계산하고 권장합니다. 이 영역에서 경보가 울립니다. 사람들은 안전한 장소로 이동할 시간이 있습니다. 당신은 알고 있습니까 ... ... 쓰나미는 해저의 거대한 지구 블록의 변위로 인해 발생할 수 있습니다. 1883년 여름 크라카타우(Krakatau)가 폭발하는 동안 전례 없는 힘의 폭발이 지구를 뒤흔들었습니다. 섬 화산 (크기는 약 5 x 10)이 공중으로 폭발했고 부피가 20km3 인 암석 조각이 순다 해협의 물에 떨어졌습니다. 이미 약화되었지만 프랑스와 영국 해안에 기록 된 거대한 파도를 일으킨 것은 바로 그들이었습니다. 즉, 인도양을 통과하고 아프리카를 돌며 대서양에 진입했습니다. ... 대기도 쓰나미를 일으킬 수 있습니다. 바다 위 어딘가의 기압이 1mm만 떨어지면 이 지역의 수위는 13mm 상승합니다. 그리고 태풍 동안 발생하는 것처럼 대기압은 때때로 수십 밀리미터까지 떨어집니다. 수면에 언덕과 비슷한 것이 생성되어 사이클론의 급격한 이동으로 즉시 안정되고 파도가 발생합니다. ... 1958년 500월, 알래스카 해안에서는 페어웨더 산의 경사면에서 엄청난 양의 얼음, 눈, 흙을 포함하는 대규모 눈사태가 발생했습니다. XNUMXm가 넘는 높이에 도달한 후 밀려오는 파도. 그녀가 "머리로"근처 섬을 덮었다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. ...최근에 달에서 쓰나미가 감지되었습니다. 천문학자들에 따르면 직경 200km에 달하는 대부분의 달 분화구를 둘러싸고 있는 수많은 고리 모양의 산 구조물은 쓰나미 늑대가 보존된 것일 수 있습니다. 아직 식지 않은 달의 표면에 떨어진 운석은 달의 얇고 단단한 껍질을 뚫었습니다. 녹은 암석이 창자에서 형성된 구멍으로 올라갔습니다. 일반 액체처럼 파도를 형성하여 영원히 얼었습니다. ...XNUMX년 전, 쿠릴 열도의 일부인 우루프 섬에 큰 무리의 해달이 살고 있었습니다. 두 번의 파괴적인 쓰나미 습격 후 얕은 연안 해역은 돌로 뒤덮였습니다. 동물의 먹이 균형이 깨지고 그 수가 급격히 줄었습니다. 그러나 여기 흥미로운 패턴이 있습니다. 쓰나미 직후 같은 섬에서 환경 폭발이 발생했습니다. urupsia 무리는 빠르게 회복되었을뿐만 아니라 증가했습니다. 사할린의 동물학자인 Viktor Voronov에 따르면 쓰나미는 파괴하기도 하고 생성하기도 합니다. 거대한 쟁기는 깊은 곳에서 엄청난 양의 영양분을 끌어올립니다. 파도는 해안 선반을 쟁기질하고 비옥하게 합니다. 이러한 영양가있는 "국물"에서 식물성 및 동물성 플랑크톤이 빠르게 발달하고 물고기 떼가 자랍니다. 따라서 해달은 매년 쓰나미 공격을받는 섬을 거주지로 선택했습니다. ... 계산되고 실험적으로 과학자들은 쓰나미 파도가 거리에 비례하여 진원지로부터의 거리에 따라 약 5/6의 제곱에 해당한다는 결론에 도달했습니다. 해저 아래 지각 변동은 하나가 아닌 여러 파도를 일으킬 수 있습니다. 그들 중 가장 위험한 것은 첫 번째, 두 번째, 세 번째입니까? 쓰나미는 발생한 곳에서 멀어짐에 따라 상대적인 성장이 번갈아 나타납니다. 예를 들어, 진원지 근처에서는 두 번째 파동이 첫 번째 파동보다 높습니다. 그러나 소스에서 멀어질수록 일련 번호가 큰 것이 최대 파동입니다. ...지진의 에너지 특성은 지진계로 측정한 크기입니다. 규모 규모는 Charles Richter가 제안했습니다. 가장 강력한 지진의 규모는 9보다 약간 작습니다. 지진학자들은 리히터 규모의 규모가 7 이상이면 쓰나미 발생이 거의 불가피하다고 믿습니다. 적다면 쓰나미가 발생할 확률은 XNUMX에 가깝습니다. 저자: V.Rotov
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