William Van Dorn (1920-2016) uważany był za najwybitniejszego specjalistę od dynamiki płynów.
https://scripps.ucsd.edu/news/memorial-notice-william-van-dorn
Laura Harkewicz (profesor historii na uniwersytecie stanu Waszyngton; Bothell. WA) przeprowadziła wywiad z tym długoletnim, a wówczas już emerytowanym pracownikiem Instytutu Oceanograficznego w San Diego (Kalifornia) – Scripps Institution of Oceanography – SIO/UC San Diego). Instytut Oceanograficzny to część Uniwersytetu Kalifornijskiego, potocznie nazywana Scripps. https://scripps.ucsd.edu/
Było to 10 lipca 2007 r. w domu Williama Van Dorna i jego żony Jeanette Van Osdol w La Jolla – dzielnicy San Diego (Kalifornia), gdzie we wspólnocie emerytów mieszkał do swojej śmierci.
Przedstawiam we własnym przekładzie fragmenty tego wywiadu zawierające wypowiedzi W. Van Dorna, zamieszczone w publikacji L. Harkewicz, zatytułowanej Oral History of William George Van Dorn. Data publikacji: grudzień 2008 r.
https://library.ucsd.edu/speccoll/siooralhistories/Van%20Dorn.pdf\
Natomiast tekst zamieszczony w Aneksie jest moim tłumaczeniem z innej publikacji.
W kilku miejscach dodałem przypisy kursywą w nawiasach, sygnowane S.O.
***********
(…)
… W tamtych czasach wszystko było tajne. Żadna z prób nuklearnych nie została nigdy ogłoszona, chyba że w sposób doraźny. Długie miesiące później w gazetach pojawiała się mała wzmianka. Zaangażowaliśmy się na Pacyfiku, ponieważ w Las Vegas trzęsły się budynki, a bomby miały coraz większą moc. W rzeczywistości nie były to bomby, lecz nazywano je “urządzeniami”. Były to po prostu zbiorniki z materiałami. Musieli więc przenieść się na Pacyfik, gdzie zawarli umowę z Brytyjczykami na wykorzystanie Wysp Marshalla, które były częścią wspólnego amerykańsko-brytyjskiego terytorium powierniczego na Pacyfiku, które jest teraz republiką (The Republic of Kiribati – S.O.)
Tamtejsza Wyspa Bożego Narodzenia jest najbardziej wysuniętą na wschód i to właśnie na niej przeprowadzono największy program testowy, który trwał siedem miesięcy w 1962 r. Chociaż byłem też na wyspie Johnston, gdzie wystrzelono kilka rakiet i kilka urządzeń bardzo wysoko. Ale pierwsze rzeczywiste testy bomb odbyły się na Wyspie Bożego Narodzenia, a samoloty przyleciały z Hawajów i zrzuciły te bomby testowe na cele, które były zacumowane na oceanie, którego głębokość sięgała 10 000 stóp, w odległości trzydziestu mil od brzegu. Zaprojektowałem cumy, a zbudowała je firma Willarda Bascoma. Mieliśmy przydzielony nam okręt marynarki wojennej, który instalował cumy, a następnie holował barki do każdego testu i umieszczał je na jednej z tych cum. Barki były po prostu kesonami, pustymi skorupami. Posiadały generatory z silnikami diesla i różnego rodzaju instrumenty, a także duże światła, aby pilot samolotu mógł je zobaczyć. I choć znajdowały się w różnych odległościach, wszystkie zostały umieszczone, w taki sposób aby ludzie na brzegu, którzy mieli tylko ograniczone okno obserwacji, mogli je widzieć. Dlatego używali stabilnych platform, aby mogli dokładnie wiedzieć, gdzie jakie urządzenie wybuchnie. Urządzenia eksplodowały w odległości trzydziestu, czterdziestu lub pięćdziesięciu mil. Wydaje się, że to dużo, ale chmura po eksplozji miewała czterdzieści mil średnicy.
W tamtych czasach nie budowali takich urządzeń w całości na miejscu w LASL. (LASL – Los Alamos Scientific Laboratory; S.O.) Tam je zaprojektowali. Były budowane w częściach po całym kraju i ekspediowane bezpośrednio na wyspy Pacyfiku. Były ładowane na okręt w partiach do zmontowania na miejscu przeznaczenia. Wszystkie elementy składowe zostały załadowane na lekki krążownik Curtis.. Następnie przetransportowano go pod eskortą na atol Bikini, gdzie urządzenie zostało zmontowane w szopie na odległym, najdalszym i największym motu w atolu. Centrum dowodzenia znajdowało się po drugiej stronie, na motu Enewetak, a kabel odpalający przebiegał przez całą lagunę. Do każdego motu prowadziły odgałęzienia do różnego rodzaju instrumentów.
(14 USS Curtis (AV 4) miał ciekawą historię. Przetrwał atak na Pearl Harbor i służył w trakcie wojny w Korei, zanim został przeznaczony do kilku testów atomowych na Pacyfiku; motu – największa z części atolu koralowego – S.O.).
LASL otrzymało zgodę na pracę nad urządzeniem w styczniu, gdy tylko prezydent Truman wyraził akceptację. Zaczęli nad nim wściekle pracować i wyznaczyli datę docelową na październik. W marcu stało się jasne, że nie zdążą przed październikiem, więc przesunęli termin na listopad. Musieli zdążyć przed 3 listopada, ponieważ 4 listopada, we wtorek, odbywały się wybory, które wówczas wygrał Eisenhower. Wiedzieli, że je wygra i wiedzieli, że odwoła test, jeśli wejdzie do gry, zanim to się stanie. Mieliśmy więc wąskie okienko czasowe. Ale w marcu Edward Teller przyjechał do laboratorium z Livermore i powiedział, że znalazł błąd w swoich obliczeniach. Istniały ogromne niejasności co do energii, która mogła zostać uwolniona. Projektowano ją na dwie megatony, czyli dwa miliony ton ekwiwalentu trotylu. Byli zadowoleni z jednej, maksymalnie pięciu. Ale Teller przyszedł i powiedział: “To może osiągnąć sto”. Na spotkaniu dotyczącym planowania powiedział to. I właśnie wtedy wszystko się posypało, a oni pomyśleli: “Boże, możemy zniszczyć motu”. Mieli jednostkę oceny zagrożeń w grupie testowej. “Możemy oderwać kawałek wyspy i wywołać prawdziwe tsunami”.
Pojawiło się pytanie: “Czy możemy odłamać kawałek motu? A jeśli tak, to czy wywołałoby to tsunami? A jeśli tak, to co powinniśmy zrobić?” Uzgodniono więc, że jeśli odłamie się kawałek i wywoła tsunami, nowo utworzony system ostrzegania przed tsunami na Hawajach ogłosi fikcyjne trzęsienie ziemi w pobliżu Enewetak, a Japończycy będą musieli się sami z tym uporać. Była to więc trochę niepewna politycznie sytuacja. Oczywiście nikt o tym nie wiedział poza grupą zadaniową. W rzeczywistości, w związku z toczącą się wojną w Korei, żaden z aktywnych uczestników tej wojny nie miał żadnej wiedzy na temat tych testów. Po tym, jak pomogłem zainstalować wszystkie stacje do rejestracji na atolu Enewetak, wylądowałem na wyspie Midway i okazało się, że nie mogę komunikować się z grupą zadaniową. Mieliśmy sygnały kodowe, ale nie mogłem uzyskać transmisji na Enewetak, ponieważ był duży ruch. Wszystkie samoloty miały międzylądowania na Midway, przeskakując przez wyspę w drodze do Japonii lub do akcji bojowych w Korei. Poszedłem więc do sklepu hobbystycznego, kupiłem co trzeba i zbudowałem sejsmometr, dzięki któremu mogłem sprawdzić, czy test się powiódł. Potem mogłem dotrzeć do mojego rejestratora tsunami i upewnić się, że działa bez zarzutu. Od 1952 do 1972 mierzyłem dynamikę fal sztucznego tsunami. W rzeczywistości mierzyłem też prawdziwe tsunami. Zmierzyłem cztery tsunami z pięciu, które miały miejsce w XX wieku. Stałem się więc znany jako “Pan Tsunami”.
Miałem trzy stacje do rejestrowania na wyspach Wake, Johnson i Canton, które utrzymywałem przez cały ten czas, aż do późnych lat sześćdziesiątych. I nie były to wciąż te same instrumenty, bo cągle je ulepszałem. Tak więc co drugi rok były uszkadzane z tego czy innego powodu, a ja musiałem przyjechać i ulepszać urządzenia pomiarowe, przywracając do funkcjonowania stacje badacze na tych trzech wyspach. Byłem stałym członkiem Komitetu Oceny Zagrożeń. Nazywało się to “Komitet Tamarin” z siedzibą w Los Alamos. Spędziłem tam dużo czasu. Potem członkowie komitetu się rozdzielili i poprzemieszczali, a jeszcze później znaleźli się w Nevadzie, w Las Vegas, ponieważ AEC, zachodnie biuro operacyjne znajdowało się w Las Vegas. (AEC – Atomic Energy Commission; S.O.)
Komitet Tamarin spotkał się właśnie tam. A jeszcze później projektowaliśmy super trwałe rejestratory tsunami w Anaheim (Kalifornia), których używałem do obliczania fal po wybuchu bomb. Moim głównym zadaniem było nauczenie się, jak obliczać fale, które bomby mogą wytwarzać w dowolnym miejscu, zarówno ofensywnie, jak i defensywnie. Departament Obrony mówił: “Chcemy wiedzieć, co się stanie, jeśli wystrzelimy tak dużą bombę tutaj lub tam, albo zrobią to Rosjanie, albo ktoś inny”. Ale oczywiście nie mogłem nikomu powiedzieć, co robię i nikt w Scripps nie wiedział, co robię. Pracowałem nad tajnymi projektami, więc nikt nie wiedział, co tak naprawdę robię i przez połowę czasu mnie nie było w domu. Nie mogłem powiedzieć żonie, gdzie będę, ani jak długo. Trójka moich dzieci dorastała niejako zaocznie. Przebywałem głównie na małych wyspach na Pacyfiku lub w centralnej części Wysp Marshalla. Odbyłem również kilka podróży do Japonii. Założyłem organizację mającą na celu zebranie wszystkich starych japońskich zapisów dotyczących tsunami i zdobyłem fundusze w wysokości 50 000 dolarów, które przekazałem Japończykom, a oni z kolei założyli organizację o nazwie Japan Organization for Tsunami Investigations. Byłem w jej zarządzie i jeździłem tam co drugi rok przez wiele lat, zapraszając japońskich naukowców do pracy nad tsunami. Faktycznie przebywali oni w Berkeley, ponieważ tam mieli lepsze zaplecze, duże zbiorniki, w których mogli pracować nad generowaniem tsunami. Byliśmy więc w stanie wykorzystać to oprzyrządowanie lub te informacje, które opracowaliśmy dla naturalnych tsunami, ponieważ znajdują się w tym samym oknie spektralnym.
Badałem także cyrkulację, jak utrzymać błoto z dala od portów marynarki wojennej, które grzebało ich okręty podwodne, gdy były naprawiane, a także inne statki. Badałem więc problem błota w pięciu różnych bazach marynarki wojennej w całym kraju: Charleston, Mare Island, Mayport, Floryda, San Francisco. Na początku mieliśmy statek. Przeszedł on trzy testy. Później statek nie był już używany, ale mieliśmy innego faceta, Teda Folsoma, którego zadaniem było śledzenie promieniowania podczas jego podróży. Odkrył, że jest to wspaniałe urządzenie śledzące, mierzące radioaktywny cez, który utrzymuje się dość długo. Nie pamiętam jak długo, chyba jakieś trzydzieści lat.
(izotop cezu – 137Cs – posiada okres połowicznego zaniku o długości 30,2 roku; S.O.)
Mógł śledzić ruch mas wody w całym oceanie, cyrkulację, średnie i wszystkie głębokości, i to było efektowne, choć w pełni przypadkowe odkrycie. Wykorzystał to. Ale potem Rosjanie również przeprowadzali testy, a AEC odkryła, że można śledzić rosyjskie testy monitorując radiację cezu w oceanie. Jak również trzęsienia ziemi, które oni generowali.
Pływaliśmy w kraterze dzień po zdetonowaniu. Woda jest nieprzezroczysta dla promieniowania. Więc kiedy już znalazłeś się pod powierzchnią, jedyną rzeczą, o którą musiałeś się martwić, było to, żeby jej nie połknąć lub nie zabrudzić ubrania. Po wszystkim brało się prysznic. Wszyscy nosiliśmy plakietki, które co tydzień analizowano, by sprawdzić, ile promieniowania otrzymaliśmy. Jeśli na plakietce było więcej niż sto mR, odsyłano cię do domu na trzy miesiące (mR – milirentgen; S.O.) Taki był standard Task Force. Faceci, którzy nie lubili tam przebywać, chodzili po radioaktywnych materiałach, a następnie nadeptywali na swój identyfikator, aby zostać odesłanym do domu. Była to dziwna sceneria. Oto 12 000 ludzi mieszkających na jednym małym motu, rozproszonych w terenie, aby pracować nad tymi wszystkimi różnymi rzeczami 24 godziny na dobę każdego dnia tygodnia przez dziewięć miesięcy. Wszyscy tubylcy zostali przeniesieni.
A dlaczego nie było ostrzeżenia o katastrofalnym tsunami w Indonezji w 2004 r.? Jedna z przyczyn to wynik pychy społeczeństwa. Powinniśmy byli umieścić kilka mierników ostrzegawczych. Ale w Indonezji nie było tsunami od wybuchu Krakatau w 1883 r. Nikt nie wiedział, że Rów Sunda jest wulkaniczny i aktywny sejsmicznie. A obszary aktywne sejsmicznie nieustannie emitują niewielkie trzęsienia ziemi. Na tym obszarze było wiele małych trzęsień ziemi, ale żadnego średniego lub wielkiego nie było przez sto lat w zarejestrowanej historii sejsmologii. Nagle wystąpiło, największe w historii. A po nim duże kolejne trzęsienie ziemi, prawie tak samo duże, które nawet nie wywołało tsunami. Pojawia się więc pytanie, czy ziemia poruszyła się w ten sposób, czy w inny? Trzęsienie ziemi na Alasce było kolejnym z moich wielkich triumfów i byłem w pierwszym samolocie, który wysłano na ten teren. Ponieważ trzęsienie ziemi miało miejsce na styku lądu i oceanu, mieliśmy okazję, by dowiedzieć się, co tak naprawdę spowodowało tsunami i jak się ono zachowało.
Poznaliśmy przyczynę tego co się stało, ponieważ mogliśmy zmierzyć, gdzie ziemia się podniosła, a gdzie opadła. Wszystko było bardzo płytkie. Wyglądało to tak, jakby zrobiła to sama planeta.Zawsze tak było i wciąż jest. To znaczy, że jest to zanurzająca się linia brzegowa, ponieważ drzewa rosną aż do brzegu wody, a wszystko jest strome i górzyste, zaś wyspy Aleuty to wulkany. Z tego miejsca najbardziej na południe wysunięta jest góra Shasta, a na wschód od niej wszystko jest wulkaniczne, a Shasta jest także wulkanem. A potem jest już tylko cała linia wulkanów wzdłuż wybrzeży. Linia ta ciągnie się mniej więcej przez Kolumbię Brytyjską. Zakręca tworząc łuk aleucki.
(Mount Shasta – stratowulkan w Górach Kaskadowych – Płn. Kalifornia; 4137 m npm.; S.O.)
Tak więc duże trzęsienia ziemi, pojawiają się jeden po drugim w sposób przeciwny do ruchu wskazówek zegara, na Pacyfiku i wokół Japonii, a zaczęły się w Chile w ubiegłym wieku. Być może to indonezyjskie było kolejnym etapem.
Wiąże się z tym kilka aspektów tsunami. Jednym z nich jest przetrwanie w zimnej wodzie. Kiedy pisałem swoją książkę, Oceanography and Seamanship (pierwsza edycja: 1974 r.; S.O.), uważałem, że podstawy przewidywań Straży Przybrzeżnej dotyczących przetrwania ludzi w zimnej wodzie były nieuzasadnione naukowo.
Jedną z rzeczy, którymi Departament Obrony był zainteresowany, było uzyskanie informacji o takim „porcie wśród burzy”. Gdy tylko stało się oczywiste, że mogę przewidzieć fale wytwarzane przez duże eksplozje, bez względu na to, gdzie je zdetonujesz, natychmiast chcieli poznać konkretne cele i co się tam stanie. Przez dziesięć lat było to dla mnie zbyt duże zadanie, więc konsultowałem się przez około pięć lat z firmą, która ponownie powstała w Pasadenie (Tetra Tech Inc. w Pasadena, Kalifornia; S.O.). Przyjęła ona zlecenie na wykonanie tych obliczeń i zatrudniła kilku ludzi z Los Alamos z Komitetu Tamarin, którzy byli informatykami. Komputery dopiero stawały się coraz wydajniejsze. Wszystko odbywało się za pomocą kodów komputerowych, propagujących fale w różnych topografiach, sprawdzając, jak daleko dotrą na plażę. W 1965 r. stało się całkiem oczywiste, że fale nigdy nie docierały na plażę. Rozbijały się na “półkach”, tak mówiono o falach rozbijających się na głębokości 600 stóp, co było niekorzystne dla żeglugi. Napisałem więc tajny raport do Departamentu,w którym zdiagnozowałem: “Niebezpieczeństwo związane z eksplozjami na głębokich wodach nie polega na tym, że woda wpływa na brzeg, ale na tym, że zatopi każdy statek na szelfie”.
Nazwano to “efektem Van Dorna” (zob. ANEKS).
Natychmiast stało się to przedmiotem wielkiej troski, zaś większość tych obliczeń dotyczyła skutków zatopienia rosyjskich okrętów podwodnych lub naszych okrętów podwodnych, gdyby znalazły się zbyt blisko brzegu. A powodem, dla którego zostały one odtajnione, było nieumyślne pojawienie się ich w rejestrze Kongresu w 1971 r. W tamtym czasie rozmawiali o tym, „co zrobimy, jak rozmieścimy nasze pociski MX?”. Będą one w stanie pokonać dowolną odległość i przenosić głowice dowolnego rozmiaru. Zastanawiano się nad umieszczeniem ich w miniaturowych łodziach podwodnych i rozmieszczeniem ich wzdłuż linii brzegowej, na skraju szelfu. A może wróg zamierzał zrobić to samo? Odkrycie efektu Van Dorna zmusiło natychmiast do odrzucenia tej opcji, co było sporym osiągnięciem.
******
ANEKS
(Efekt van Dorna)
Jednym z kluczowych ustaleń Van Dorna jest to, że duże eksplozje i uderzenia wytwarzają fale o okresach w przedziale od 20 do 100 sekund. W przypadku fal oceanicznych wywołanych sztormami, przedział taki waha się od 5 do 20 sekund oraz od 100 sekund do 1 godziny dla częściej występujących tsunami, spowodowanych przez trzęsienia ziemi.
Z tego względu fale generowane przez uderzenia asteroidów leżą poza zakresem częstotliwości znanych zjawisk, zaś nasza ocena zjawiska tsunami dokonana na podstawie zwykłych fal lub fal wywołanych przez trzęsienia ziemi nie jest poprawna w odniesieniu do zachowania się fal tsunami w takim przypadku. W szczególności można spodziewać się, że fale generowane przez uderzenia dużych asteroidów rozbiją się na zewnętrznym szelfie kontynentalnym i spowodują mniejsze szkody na lądzie. Zjawisko to znane jest w środowisku wojskowym jako „efekt Van Dorna”. Oto dlaczego w niektórych wcześniejszych pracach na temat tsunami, które byłyby wygenerowane przez przybyszów z kosmosu, znacznie przeszacowano zagrożenie w każdej z trzech podstawowych kategorii. Zatem fale powstałe w wyniku takich uderzeń lokują się poza zakresem częstotliwości znanych zjawisk.
Powstawanie i rozprzestrzenianie się tsunami uderzeniowego w głębinach oceanu
Podstawowe uwagi van Dorna odnoszą się do tsunami wygenerowanych impaktami i przeszacowanego zagrożenia w każdej z trzech ich podstawowych kategorii. Istnieją dwa podstawowe przypadki generowania fali uderzeniowej. W pierwszym przypadku. gdy ocean jest znacznie głębszy niż wnęka otwarta w wyniku uderzenia. Wówczas zastosowanie ma liniowa teoria propagacji fal, a ewolucję tsunami można analizować za pomocą już dobrze ustalonych metod.
W drugim przypadku, jeśli uderzenie jest tak potężne, że głębokość wybitej jamy przekracza głębokość oceanu, wody oceanu zostają tymczasowo wyciśnięte z miejsca uderzenia, w dnie morskim tworzy się krater, a wypychana woda przemieszcza się od dna na powierzchnię oceanu. Wyparta woda gromadzi się w pobliżu krawędzi krateru. Po ustaniu przepływu wody krawędź krateru zapada się i krater zostaje wypełniony przez dośrodkowy napływ wody z krawędzi oraz z dalszych rejonów. Dopiero następnie fala rozchodzi się od miejsca zakłócenia.
Ten drugi przypadek jest znacznie trudniejszy do symulacji analitycznej ze względu na brak danych eksperymentalnych. Otrzymujemy jedynie teoretyczne rozwiązania symulacyjne z zastosowaniem wariacji hydrokodu z różnie określonym prawdopodobieństwem. Rzecz jasna takie obliczenia dają mocno rozbieżne wyniki..
Ze względu na to, że do wielkości granicznej pomiędzy omówionymi dwoma rodzajami efektu zbliżają się jedynie asteroidy o średnicy większej niż 1 km, nie ma to znaczenia dla zagadnienia zagrożeń, które skupia się na asteroidach o rozmiarach w zakresie od 100 do 1000 m. Przyjęto bowiem zasadę, że asteroidy o średnicy większej niż 1 km każdorazowo spowodują katastrofę o rozmiarze globalnym.
Ponieważ objętość krawędzi i krateru jest w przybliżeniu równa w przypadku, gdy początkowy krater jest mniejszy niż głębokość oceanu, te dwa efekty mają tendencję do wzajemnego znoszenia się (saldo netto wody), ograniczając wielkość zakłócenia propagowanego z miejsca uderzenia. Różni się to od tsunami wywołanego trzęsieniem ziemi, podczas którego dno morskie podnosi się lub opada, a całość objętości netto wody transportowana jest przez duży obszar oceanu.
Ważną kwestią podkreślaną przez Van Dorna, lecz często pomijaną w publikacjach na ten temat, jest to, że w miarę jak fale powstałe w wyniku impaktu oddalają się od miejsca uderzenia, amplituda tych fal nigdy nie może przekroczyć głębokości oceanu. Ta elementarna zasada (realnie Van Dorn ogranicza wysokość fali do 0,39 głębokości oceanu) jest powodowana przez załamanie się fali pod wpływem jej ciężaru i w konsekwencji rozpraszanie energii w postaci fal o wyższej amplitudzie.
Prędkości grupowe i fazowe fal rozchodzących się w wodzie na głębokości porównywalnej z ich własną długością fali są silnie zależne od długości fali. Im większa jest długość fali, tym szybciej fala się przemieszcza, aż do granicy bardzo długich fal, których prędkość wynosi + gh0 (gdzie g to przyspieszenie ziemskie, a h0 to głębokość oceanu). Fale takie ulegają rozproszeniu podczas wędrówki po oceanie. I choć okres dominującej grupy fal jest stały, długość fali zmienia się wraz z głębokością wody, co wynika z zależności dyspersji między długością fali a jej okresem. W grupie fal wiodących amplituda fali o maksymalnej wysokości maleje wraz z odległością od miejsca uderzenia. Spadek ten jest skutkiem rozproszenia energii w proporcji do obszaru powierzchni po której fala się przemieszcza.
Ławica fal tsunami wygenerowanych przez impakt
Gdy fala zbliża się do brzegu, zmniejszająca się głębokość wody powoduje wzrost amplitudy fali. Wzrost amplitudy jest zwykle wyrażany przez współczynnik ławicy S, który zależy od okresu fali w i głębokości wody h. Ponieważ energia fali jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy fali, zasada zachowania energii wymaga, aby współczynnik ławicy był równy pierwiastkowi kwadratowemu stosunku prędkości grupowej wg (w, h0) w wodzie o głębokości początkowej h0 do prędkości grupowej w płytkiej wodzie o głębokości h.
Stosowny wzór pod linkiem: https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_shoaling
Ten współczynnik ławicy jest znacznie mniejszy w przypadku fal wygenerowanych przez uderzenia niż w przypadku tsunami związanego z trzęsieniem ziemi o bardzo dużej długości fali. Tak więc, podczas gdy cytowane współczynniki ławicy wynoszące od 10 do 20, obliczone w oparciu o doświadczenia z historycznym trzęsieniem ziemi, tsunami wskazują na znacznie bardziej umiarkowane współczynniki ławicy o wartości mniejszej niż 2.
Rozbijanie się i docieranie fal tsunami uderzeniowego
Gdy fale zbliżają się do brzegu, głębokość wody zmierza do zera, a wówczas matematyczny współczynnik ławicy zbliża się do nieskończoności. W rzeczywistości wysokość fali wzrasta do momentu, aż fala staje się niestabilna i załamuje się, rozpraszając swoją energię w turbulentnych wirach. We wcześniejszych pracach nad tsunami uderzeniowymi generalnie pomijano kwestię załamania się fal, ale Van Dorn dowiódł, że posiada to główne znaczenie w ograniczaniu szkód, jakie fale powstałe w wyniku impaktu mogą wyrządzić na wybrzeżach. Tsunami związane z trzęsieniem ziemi o bardzo dużej długości fali prawie nigdy nie załamują się: głębokość wody po prostu zwiększa się o współczynnik ławicy na morzu, a docieranie (odległość, na jaką woda przedostaje się w głąb lądu od początkowej linii brzegowej) jest łatwe do obliczenia, gdzie istotne jest nachylenie brzegu (zakłada się, że dla uproszczenia jest takie samo powyżej i poniżej średniego poziomu morza). Normalne fale oceaniczne załamują się w promieniu kilkudziesięciu metrów od brzegu, w zależności od nachylenia dna w strefie przybrzeżnej i okresu występowania fal.
Fale powstałe w wyniku impaktu trwają znacznie dłużej niż wezbranie oceanu (ale nie tak długo, jak tsunami związane z trzęsieniem ziemi) i załamują się jeszcze dalej od brzegu: według Van Dorna na skraju szelfu kontynentalnego. Fale powstałe w wyniku uderzeń i eksplozji trwają znacznie dłużej niż wezbranie oceanu (ale nie tak długo, jak tsunami związane z trzęsieniem ziemi) i załamują się jeszcze dalej od brzegu: według Van Dorna na skraju szelfu kontynentalnego. W tym przypadku wezbranie wód docierających do brzegu może być znacznie mniejsze.
Powstająca` w ten sposób burzliwa strefa pomiędzy krawędzią szelfu kontynentalnego, a brzegiem, może być niebezpieczna dla żeglugi przybrzeżnej, ale w przypadku większości konstrukcji lądowych należy spodziewać się niewielkich uszkodzeń (lokalna topografia dna może skupiać energie fal w portach lub wzdłuż specjalnych odcinków wybrzeża, ale i wtedy uszkodzenia nie będą totalne).
Opublikowanie raportu przedstawiającego efekt Van Dorna oszczędziło decydentom zajmującym się wpływem tsunami sporego wysiłku w kategoryzowaniu zagrożenia. Decydenci zostali przekonani, że fale powstałe w wyniku impaktu (np. spowodowanego podwodnymi wybuchami nuklearnymi) nie stanowią ani poważnego zagrożenia, ani perspektywicznej broni. Na tej podstawie ocenia się, że fale generowane przez asteroidy o średnicach w zakresie od 100 do 1000 m mogą nie stanowić tak dużego zagrożenia, jak wcześniej zakładano.
************
Oryginał:
Lunar and Planetary Science XXXIV (2003) . Lunar and Planetary Lab, University of Arizona, Tucson (AZ) 85721
IMPACT-GENERATED TSUNAMIS: AN OVER-RATED HAZARD
autor: Henry Jay Melosh (1947 – 2020)
https://www.nasonline.org/publications/biographical-memoirs/memoir-pdfs/melosh-h-jay.pdf
Dodaj komentarz