Людмил Оксанович - Невидимый конфликт

• Название: Невидимый конфликт
• Автор: Людмил Оксанович
• Издательство: Стройиздат
• Жанр: Научпоп
• Год: 1986

В книге автора из НРБ рассматривается важная инженерно-техническая проблема — защита зданий и сооружений от  различных воздействий. В научно-популярной форме рассказывается об угрозе, которую представляют землетрясения и ураганы, о свойствах материалов и их способностях выдерживать  значительные нагрузки, о деформации железобетонных элементов, о  коэффициенте надежности. Большая часть книги посвящена  строительным формам и принципам их рационального выбора.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

Было подсчитано, что понадобится около пяти лет, прежде чем экономика этих стран оправится от последствий урагана. Насчитывалось около 9 тыс. погибших, 15 тыс. человек бесследно исчезли.

Несколько месяцев спустя над австралийским городом Дарвином пронесся циклон «Трейси».

По масштабам разрушений — около 90% всех зданий в городе — двигавшиеся со скоростью 200 км/ч ветры напоминали массированную бомбардировку. По непосредственному воздействию на здания и сооружения «Трейси» — наиболее опустошительный циклон последних лет. Во всяком случае, немногие города Европы во время второй мировой войны подвергались сразу столь сильному разрушению.

Однако не должно складываться впечатление, что опустошительные ветры «запатентованы» лишь в тропиках. В странах умеренного пояса периодически бушуют ураганы, которые по силе часто соперничают с тропическими.

«БЕРЛИН. Ураганные ветры, скорость которых достигала 125 км/ч, пронеслись над Берлином и другими районами ГДР. Пострадали крыши промышленных объектов и жилых зданий, вырваны с корнем деревья, а местами и телеграфные столбы. На некоторых автомагистралях было остановлено движение транспортных средств» (БТА).

«ВАРШАВА. За последние сутки погода в Польше резко изменилась. Дуют сильные ветры и идут проливные дожди. Ветер разорвал несколько магистральных линий электропередачи, разрушил крыши на ряде хозяйственных построек. Настоящие летние бури разыгрались в Люблине, Кракове и в районе Варшавы» (ПАП).

«БЕЛГРАД. Над северо-восточными и центральными районами Югославии пронесся сильный ураган. Скорость ветра местами достигала 140—150 км/ч. Разрушены магистральные линии электропередачи, прервано телефонное сообщение. В Белграде на несколько часов было приостановлено движение городского транспорта. В Нови-Саде ураган срывал крыши с домов с корнем вырывал деревья. Нанесен большой ущерб посевам зерновых. На внеочередной сессии правительственных органов Сербии обсуждались меры по оказанию помощи пострадавшим. Части югославской народной армии, милиции и граждане страны ликвидируют последствия урагана» (БТА).

«РИМ. Над Генуей и ее окрестностями пронесся ураган. Ветер, скорость которого достигла 100 км/ч, сносил крыши, вырывал с корнем деревья. Нарушено снабжение электроэнергией. Ущерб, причиненный ураганом, оценивается в несколько сот миллионов лир» (БТА).

«НЬЮ-ЙОРК. Сегодня ураган «Бел», движущийся со скоростью 175 км/ч, пронесся над самой густонаселенной частью нью-йоркского пригорода Лонг-Айленд. Были снесены крыши, вырваны с корнем деревья, порваны электрокабели. Более 60 тыс. квартир осталось без освещения» (БТА).

Как рождаются ветры? Древние греки, например, считали, что их вызывают морские волны. Но в действительности происходит скорее наоборот.

Вообще говоря, речь идет об атмосферной циркуляции, о глобальном и постоянном движении воздушных масс, из которых человек может непосредственно воспринимать лишь те, что находятся на нижнем уровне «многоэтажной атмосферы» Земли. Реально планета получает около половины поступающей на внешнюю границу земной атмосферы солнечной энергии в виде прямой и рассеянной радиации, а вторая половина отражается в пространство. Три четверти этой получаемой энергии уходит на согревание земной поверхности, а одна четверть остается в атмосфере. И именно эта четверть является «виновником» мощных движений воздуха, которые называются атмосферной циркуляцией.

С другой стороны, океаны в тропиках расходуют тепло, которое поступает в атмосферу, на испарение воды со своей поверхности. В конечном счете в области экватора концентрируется огромное количество тепла, которое, не распространяясь к высоким широтам, угрожает экваториальной и тропической зонам исполинским тепловым ударом. Роль фактора, обеспечивающего выравнивание температур, играют в основном воздушные течения. Более чем половиной получаемого тепла высокие широты обязаны атмосферной циркуляции.

Происходит это приблизительно следующим образом: с севера к экватору течет холодный и тяжелый воздух, который, достигая низких широт, нагревается и поднимается вверх, после чего снова поворачивает на север. Так формируются два потока — один над другим, образуя нечто вроде клетки (известной под названием «клетка Хадли»). Следовало бы ожидать, что эта клетка замкнется где-то в области полюса. Однако она не замыкается, а распадается в зоне умеренных широт. Причиной этого оказываются динамические силы, возникающие при вращении Земли и возрастающие к сороковой параллели. В умеренных широтах постоянно происходит струйное течение, которое, будучи достаточно извилистым, в общем направлено с запада на восток.

Такова картина глобальных атмосферных движений. Однако вблизи земной поверхности эта картина гораздо сложнее и почти не поддается какой-либо систематизации. Помимо трения воздушных струй о земную поверхность большое значение здесь имеет также характер рельефа — его неровности, которые становятся причиной своеобразных и в известной степени специфических для данного района ветров. Столь же важным является соотношение между водой и сушей. Контактирующие с морями и океанами зоны систематически продуваются местными ветрами, которые в различных районах земного шара даже имеют свои имена. В конечном счете именно эти низкие ветры оказывают непосредственное воздействие на здания и сооружения. Но мы должны еще немного рассказать о том, как они превращаются в нагрузку.

Тропические ураганы — наиболее драматичная форма атмосферной динамики. По существу, это колоссальный энергетический «транспорт», который движется со скоростью современного экспресса от тропиков к умеренным широтам, растрачивая по дороге свою пагубную энергию. А энергия эта может быть приравнена примерно к ста 20-мегатонным водородным бомбам! К счастью (если в данном случае уместно говорить о счастье), такая летящая супербомба не взрывается сразу, а отдает свою энергию медленно, постепенно, в течение нескольких дней, благодаря чему есть возможность в известной степени предсказать направление ее дальнейшего движения. В этом отличие ураганов от землетрясений. Сейчас существует сравнительно хорошо налаженная система обнаружения зарождающихся ураганов и прослеживания их движения, которая располагает множеством современных средств — самолетами и кораблями- лабораториями, искусственными спутниками и наземными станциями. Так что элемент неожиданности почти исключен.

И если жертвы и разрушения все же огромны, метеорологи в этом не виноваты. Нескольких часов или даже дней, которыми располагают предупрежденные районы, практически недостаточно для массовой эвакуации населения. Посевы, в сущности, обречены. Конструкции зданий и сооружений, однако, должны устоять любой ценой. Рушатся декоративные элементы, остекление, различные покрытия, но с точки зрения материальных затрат это минимальные и легковосполнимые потери.

Как возникают эти грозные атмосферные явления? Какие силы превращают почти невесомый и неощутимый воздух в неукротимую стихию?

Наука все еще не может полностью ответить на этот естественный вопрос. Известно, что ураганы возникают в области экватора, в полосе между 20° северной и 20° южной широты. Около зоны низкого атмосферного давления образуются быстровосходящие потоки воздушных масс, что обусловлено большой разницей давлений на периферии и в центре. Стремительно вращающееся образование имеет диаметр до 1000 км, высоту до 15 км, а скорость его может превышать 300 км/ч. При этом в центре царит … абсолютное спокойствие. В такой эллипсовидной зоне, названной «оком урагана», ярко светит солнце и на много квадратных километров вокруг погода тихая и ясная.

Ежегодно несколько десятков таких образований возникают в теплых морях и некоторые из них по сложному пути устремляются к суше. Сезон ураганов в Северном полушарии продолжается с августа до ноября, а в Южном — с декабря до апреля. В сущности, слова «ураган», «тайфун», «циклон», «харикейн» (от индейского «хуракан» — сильный ветер), которыми мы пользуемся в разных случаях, являются полными синонимами.

Всякое устойчивое завихрение со скоростью более 60 км/ч уже называется ураганом, а часто удостаивается и своего собственного имени. Эта интересная традиция родилась в 40-х годах нынешнего столетия, и ее основоположником стал американский писатель Джеймс Стюарт. В одном из своих романов он позволил себе такую авторскую вольность, а метеорологи быстро взяли ее на вооружение.

УРАГАННЫЕ ВЕТРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВО

Сильные порывы ветра — это не только внушительное явление природы, но и источник серьезных технико-экономических проблем общечеловеческого значения. Почти бесплотный воздух может быть носителем колоссальной кинетической энергии. Будучи вовлеченными в циклоническое движение земной атмосферы, он превращается в могучий вал, оставляющий на своем пути многочисленные разрушения.