Разрушительные землетрясения докучали еще древним жителям Средиземноморья, Америки и Японских островов: эти регионы, как и многие другие на планете, лежат в зоне повышенной сейсмической активности. Здесь проходят границы литосферных плит и геологические разломы, поэтому землетрясения магнитудой 7-8 и выше здесь бывают регулярно.

Еще древние греки, инки и японцы, живя в регионе, где регулярно происходят землетрясения, стали искать технологии строительства, которые позволяли бы зданиям переносить сильные подземные толчки, и весьма преуспели в этом: многие разработки древних инженеров актуальны и сегодня, их адаптируют под новые задачи и применяют в современных зданиях. 

• Империя Инков, Южная Америка. Инки, построившие Мачу-Пикчу в XV веке в сейсмически опасной зоне Анд, использовали технику «сухой кладки», то есть не применяли скрепляющий раствор между блоками. А сами каменные блоки были неправильной формы и имели множество граней — 10-12, то есть много точек соприкосновения с соседними блоками, что позволяло распределить нагрузку во время подземных толчков по нескольким направлениям. Во время землетрясений камни немного двигались, гасили колебания и возвращались в исходное положение, а сама стена с полигональной кладкой оставалась целой. С использованием такой же технологии полигональной кладки построена крепость Саксайуаман и другие объекты эпохи Империи инков.

• Древняя Греция. Средиземноморье — еще один сейсмически активный регион. И здесь люди тоже умели возводить уникальные по своей устойчивости здания. Например, Парфенон в Афинах: ему сейчас почти 2 500 лет, и за это время он пережил несколько сильных землетрясений. Да, этот храм не сохранился до сегодняшнего дня в  первозданном виде, но, пострадал он больше от варварского отношения людей во время военных действий, чем от природной стихии. Оказывается, Парфенон стоит на глубоком фундаменте, состоящем из многочисленных рядов блоков, вытесанных из песчаника и плотно подогнанных друг к другу. Но самая интересная часть Парфенона — это его колонны. Они не монолитны, а состоят из отдельных блоков, цилиндров: такая конструкция колонн позволяет гасить часть колебаний и выстоять даже во время сильных подземных толчков, что и можно наблюдать сегодня. Подобно Парфенону, колонны и многих древнегреческих храмов состояли из отдельных цилиндров. 

• Япония. Жители Страны восходящего солнца живут в регионе, где разрушительные землетрясения происходят каждые 10-20 лет. Традиционные дома японцев — это легкие одноэтажные деревянные строения с подвижными соединениями и перегородками из бумаги, которые устойчивы к колебаниям земной поверхности. А если такая легкая конструкция и рухнет, то люди пострадают минимально. Не менее интересны с точки зрения сейсмической безопасности древние пагоды, самая старая из которых – пагода Хорю-дзи, возведенная в VII-VIII веках. Эти религиозные сооружения построены из дерева, а конструктивные соединения элементов выполнены без гвоздей, по принципу шарнирных соединений, то есть крепления состоят из выступов и пазов, и все они подвижны. Во время подземных толчков вся конструкция башни раскачивается, но каждый этаж в свою сторону — получается так называемая «танцующая змея». Еще один важный конструктивный элемент этих уникальных пагод — синбасира, или шинбашира. Это центральный деревянный столб, который пронизывает все ярусы и служит связующей осью, стабилизирующей всю конструкцию во время раскачиваний. 

Со времен инков и древних греков многое изменилось: появилось целое научное направление — сейсмостойкая инженерия или сейсмостойкое строительство, которое занимается проектированием зданий и сооружений с учетом нагрузок, которые могут быть вызваны подземными толчками. Турция, Иран, Китай, Япония, Филиппины, Мексика, США — во всех этих странах, как и в некоторых регионах России, таких как Курильские острова, Камчатка и Сахалин, регулярно случаются землетрясения магнитудой 6-7 и выше. Но в них во всех есть и высотные дома, а кое-где даже и небоскребы, построенные с учетом последних достижений инженерной мысли. И вот некоторые из технологий, которые позволяют зданиям устоять во время подземных толчков.

• Усиление материалов и каркаса. Суть этих технологий — повышение устойчивости здания к нагрузкам. Для этих целей применяют упругую конструкционную сталь, инновационные сплавы и армированный бетон повышенной прочности. Такие здания строят во всех сейсмически опасных регионах планеты, в том числе и в российском городе Петропавловске-Камчатском, который пережил недавние землетрясения почти без повреждений. Ну а если здание очень высокое, то в дополнение к этой технологии применяют более сложные инженерные решения: сейсмоизоляцию и демпферы, которые есть в том числе и в новых зданиях в Петропавловске-Камчатском.
• Сейсмическая изоляция. Задача технологии сейсмической изоляции — не допустить передачу разрушительных колебаний от земной коры к зданию путем создания разделяющей прослойки. Чаще всего такие изолирующие устройства устанавливают между фундаментом и остальным зданием. Это может быть система скольжения или прослойка с функцией демпфера. Как это выглядит, можно увидеть на рисунке ниже.

Такими системами сейсмической изоляции снабжены многие небоскребы в Японии, которые просто двигаются во время землетрясений, как бы скользя по фундаменту.

• Демпферы: в основании и на высоте. Это очень разнообразные по своей форме конструкции, но со схожим функционалом. В широком смысле демпфер (прим. ред.: от нем. dampfer – глушитель) — это устройство, которое гасит механические колебания или предотвращает их появление. Например, в рояле есть система демпферов, которая контролируется нажатием клавиш и педалей и регулирует извлечение звука — колебание струн. А в конструкции автомобиля сразу несколько разных видов демпферов, основное назначение которых гасить колебания в механизмах, снижая их частоту и амплитуду. У демпферов, применяемых в сейсмостойком строительстве, похожая задача: эти механизмы призваны сглаживать колебания, которые передаются от земной поверхности к зданию во время землетрясений. Например, в основании высоких небоскребов или больших тяжелых зданий наподобие аэропортов и административных зданий в Мехико, Стамбуле, Токио или в городах Калифорнии часто размещают системы демпферов с пружинами или резиноподобными материалами.
  Помимо основания, демпферы размещают и в самом здании. Пример использования этого способа — небоскреб Тайбэй 101 в городе Тайбэе на острове Тайвань. Это здание имеет высоту 509 метров, усиленный фундамент со сваями в скальном основании, мощные бетонные колонны и гибкий стальной каркас в самой конструкции, а между 87 и 91 этажами расположен маятниковый демпфер на тросах. Его вес составляет 660 тонн, и он рассчитан на сильное землетрясение, ну а пока успешно справляется с колебаниями, которые возникают во время мощных тайфунов. 

• Использование аналогов синбасиры. В Токийской телебашне «Небесное дерево» (Tokyo Skytree) высотой 634 метра была реализована идея древней синбасиры из японских пагод. При строительстве башни инженеры воплотили в жизнь систему, которая компенсирует толчки и колебания поверхности путем раскачивания: внутри телебашни тоже проходит центральная колонна, но не из дерева, а из железобетона. Похожую систему добавили во время реконструкции в здание высотой 14 этажей в Сан-Франциско, где в центре разместили железобетонный усиливающий сердечник.

Вечная мерзлота: города на сваях

Возводить капитальные здания в условиях вечной мерзлоты люди начали относительно недавно, когда приступили к активному освоению Арктики. И если в Канаде и на Аляске предпочитают вахтовый способ освоения региона и его природных ресурсов, а численность постоянного населения в северных районах  крайне мала, то в России все наоборот. И север Западной Сибири, и Норильский промышленный район, и Якутия — это те регионы, где построены огромные по меркам Крайнего Севера города с постоянным населением и действующей инфраструктурой. И все это в условиях вечной мерзлоты — очень сложных с точки зрения строительства.

Возведение зданий и сооружений в регионах с многолетнемерзлыми грунтами имеет ряд особенностей. И прежде всего — это наличие сезонного оттаивающего слоя с разными свойствами в зимний и летний периоды, на котором невозможно построить ничего долговечного. Первые промышленные здания в Норильске начали возводить в 1930-х годах вместе с началом освоения рудных богатств региона. Это были строения из дерева на обычном фундаменте, которые разрушились буквально за пару лет: мерзлые грунты протаяли под воздействием тепла, которое исходило от больших по объему помещений, потеряли устойчивость и привели к деформации цехов. Советские инженеры нашли выход еще в конце 1930-х годов: необходимо было изолировать мерзлоту от теплых помещений, а фундамент здания должен быть не ленточным, а в виде колонн или свай. Со временем эта и другие технологии строительства на вечной мерзлоте были значительно усовершенствованы.

• Свайный фундамент. Процесс установки свай был очень долгим и трудоемким: приходилось растапливать слой мерзлоты, помещать в него сваю и ждать, когда грунт вокруг нее снова промерзнет. Кардинально усовершенствовал такие свайные фундаменты инженер Михаил Ким, который в 1959 году предложил бурить мерзлые грунты до той глубины, где они никогда не протаивают, и сразу помещать внутрь скважин сваи, минуя процесс оттаивания. Многие здания Норильска и Якутска стоят на таком свайном фундаменте с опорой на вечную мерзлоту. А в Западной Сибири в 2017 году был реализован проект нефтепровода Заполярье-Пурпе-Самотлор, который лежит на подвижном свайном фундаменте. Такая технология позволяет нивелировать небольшие сезонные протаивания и подвижки в грунте. 

• Термоизоляция зданий и конструкций. Поскольку слой вечной мерзлоты протаивает от постоянного контакта с отапливаемыми помещениями, в районах Крайнего Севера строят здания на сваях, которые приподняты над землей. То есть между верхней частью здания и грунтами существует теплоизолирующая вентилируемая прослойка воздуха, защищающая мерзлоту. Или можно использовать термоизолирующие материалы как альтернативу вентилируемой прослойке. Такие теплоизолирующие слои применяют и при строительстве дорожного полотна в северных регионах. 
• Системы охлаждения мерзлоты. В последнее время все чаще применяются дополнительные системы охлаждения вокруг свай или скважин по добыче углеводородов, которые поддерживают такие грунты в мерзлом состоянии. 

С ростом температуры воздуха в Арктике на фоне общепланетарного потепления проблема строительства в регионах с многолетнемерзлыми грунтами становится еще более актуальной, требуя поиска новых инженерных решений.

Экстремальная жара

Люди давно заселили засушливые тропические регионы, хотя это и не самые комфортные для жизни места на планете. Но пришлось научиться там строить и выживать в условиях невероятно высоких температур, палящего солнца и частых песчаных бурь.

В странах Средиземноморья и на Ближнем Востоке традиционно возводили дома из светлых строительных материалов или делали покрытие, которое отражает максимальное количество солнечных лучей. Еще во времена древних греков и римлян в Средиземноморье практиковали инженерные решения, позволяющие защищать внутренние помещения от перегрева.

• Расположение строений и окон в них с учетом преобладающих ветров для максимальной вентиляции в жару.
• Длинные выступающие козырьки на крышах и навесы, которые создавали тень. В Древнем Риме использовали велариумы – полотна из ткани, которые натягивали в виде тентов для прикрытия от палящего солнца зрителей в амфитеатрах. Такой велариум был, например, в конструкции Колизея: он крепился к многочисленным мачтам, а его установкой перед представлениями занимались матросы. 

• Атриум и перистиль в Древнем Риме. Эти архитектурные формы решали вопрос с затенением и организацией внутреннего комфортного пространства для жителей домов. Здесь были колонны, поддерживающие крышу с отверстием, под которым обычно располагался бассейн или высаживались растения для поддержания более прохладного микроклимата. Атриум и перистиль имели схожее строение и были неотъемлемой частью древнеримских вилл и городских зданий.

• Внутренние дворики и галереи в арабских странах и в Центральной Азии. В традиционной исламской архитектуре тоже используются похожие пространства под названием ривак. Это затененные галереи с колоннами и арками, примыкающие к основному зданию, которые снижают перегрев помещений.
• Башни-бадгиры. Похожие башни, хотя и более простой конструкции, существовали еще в Древнем Египте. Бадгир же ассоциируется в первую очередь с персидской архитектурой. Бадгир – гениальное инженерное решение, которое позволяет охлаждать помещение при помощи вентиляции. По своей сути это высокая башня с воздушными каналами, основание которой находится в глубине здания, а верхняя часть, ветроуловитель, возвышается над строением. Через башню в систему вентиляции поступает ветровой  поток, который по системе воздуховодов проникает в нижние части здания, охлаждается под землей и поднимается наверх, пронося прохладу через все строение.

Лидеры по строительству впечатляющих современных зданий в условиях жаркого климата — страны Аравийского полуострова. Столица Саудовской Аравии Эр-Рияд, города Дубай и Абу-Даби в ОАЭ — это густонаселенные мегаполисы, где люди вынуждены жить в очень жарком климате. Похожие климатические условия среды и города с высокой плотностью населения, где целесообразно возведение высотных зданий, есть и на западе США, и в Мексике, и в Египте, и в Турции.

Как и в случае со зданиями сейсмоопасных регионов современные архитекторы в жарких странах часто используют модернизированные решения прошлых эпох — затенение экранами, учет розы ветров для лучшего проветривания, устройство внутренних двориков и закрытых от солнца уличных переходов. Но предлагают и новые технологии, при помощи которых можно снизить перегрев конструкций и сократить расходы на охлаждение воздуха во время жары.

• Затеняющие экраны на фасадах. Такие конструкции, пропускающие солнечный свет, но препятствующие перегреву, используют на современных зданиях, возводимых в ОАЭ и Саудовской Аравии. Яркий пример этой технологии — фасады зданий башен Аль-Бахар в ОАЭ, которые имеют подвижные затеняющие модули: панели меняют свое положение, затеняя фасад с окнами в зависимости от интенсивности солнечного света.

• Системы кондиционирования. Для небоскребов инженеры разрабатывают грандиозные системы кондиционирования. Например, в Бурдж-Халифе, здании выстой 828 метров в Дубае, использована система охлаждения на основе воды. В охлаждающем центре, который находится за пределами башни, вода остужается до температуры +5 градусов и подается в систему вентиляции огромной башни. 
• Особые марки бетона и материалы, выдерживающие высокие температуры. Для постройки той же башни Бурдж-Халифа использовали марку бетона, которая способна выдерживать температуру воздуха +50 градусов. Интересно, что его заливку проводили в ночные часы, когда температура опускалась, и добавляли в раствор лед, чтобы с наступлением дневной жары бетон оставался в более прохладном состоянии. 

Современные небоскребы-рекордсмены в Дубае — это, скорее, дань моде и жажда славы, нежели острая необходимость. Но технологии, которые разрабатываются для их строительства, применяются и для других зданий. А если учесть, что климат на планете становится все жарче, а численность населения в тропических пустынных регионах продолжает расти, то разработка новых инженерных решений для жарких регионов необходима для улучшения качества жизни проживающих там людей.

Автор текста Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik

Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.

Причиной зарождения цунами может быть землетрясение на дне океана, извержение подводного вулкана, оползень и даже деятельность людей, например, мощный подводный взрыв. Но все же 85% всех цунами на планете возникает именно по причине подводных землетрясений, поэтому большинство из них фиксируют в Тихом и Индийском океанах. Как видно на приведенной ниже карте, самые опасные с точки зрения возникновения цунами регионы России — это восточное побережье Камчатки и Курильские острова. А если взглянуть пошире, на популярные курорты Таиланда, Вьетнама, Шри-Ланки, Индии, Филиппин, Австралии и Индонезии, станет ясно, что все они тоже входят в зону риска. 

Землетрясение в океане – очень частое явление на нашей планете. Но цунами случаются гораздо реже. Потому что для их возникновения необходимо соблюдение ряда условий.

• Землетрясение должно быть мощным — магнитудой более 6,5.
• Землетрясение должно сопровождаться значительным вертикальным смещением поверхности дна, которое вызовет подъем воды на поверхности океана: в случае, если это горизонтальные подвижки или несколько небольших вертикальных смещений, то мощного цунами не будет. После сильнейшего землетрясения на Камчатке магнитудой 8,7-8,8, на глубине, в месте разлома, произошло смещение на 3 метра, а при достижении поверхности эта цифра стала еще меньше. В результате высота волн была относительно небольшой: разрушительное цунами ожидали и на Камчатке, и на Курилах, и в соседней Японии, где тоже провели эвакуацию населения, но его не было. Если сравнивать с цунами 2004 года в Индонезии, то там вертикальное смещение морского дна достигало 5 метров. 
• Исследования показали, что эпицентр смещения земной коры должен находиться на глубине около 10 километров, тогда возникает максимальная амплитуда волн цунами: чем больше глубина, тем меньше цунами. В случае с последним землетрясением на Камчатке эпицентр разлома и смещения находился на глубине более 20 километров.

При сильном вертикальном смещении дна над местом эпицентра землетрясения возникает подъем воды — обычно не более 1 метра, в редких случаях до 5 метров. Вода распределяется по поверхности океана, формируя волны, которые распространяются от эпицентра в сторону берега. При этом в открытом океане, где большая глубина, высота волны незначительна и движется она очень быстро, со скоростью до 800 км/час. Но на подходе к берегу, в мелководной зоне, параметры волны меняются. Из-за уменьшения глубины и трения о дно нижняя часть волны замедляется, в то время как верхняя ее часть продолжает двигаться быстрее, немного опережая нижнюю. При этом общая скорость падает до 30-50 км/ч, а высота волны резко возрастает. При подходе к суше это может быть уже огромная волна высотой до 20-30 метров, сила которой разрушает города и меняет очертания береговой линии. Конфигурация береговой линии, форма и размеры заливов тоже играют роль в случае приближения цунами: узкие и воронкообразные бухты увеличивают высоту волны.

Почему же море отступает после первой волны? С точки зрения физики цунами — это волна, которая имеет гребень и впадину, поочередно сменяющие друг друга. В океане это выглядит как серия волн, и обычно их бывает 6-8. Гребень первой волны сменяется подходом к берегу впадины – это и есть отлив перед вторым ударом цунами, который часто наблюдают очевидцы событий. При этом вторая и третья волна зачастую выше первой.

Максимальная высота цунами, которая когда-либо была зафиксирована на нашей планете, достигала 524 метров и наблюдалась в заливе Литуйя у берегов Аляски. Здесь в июле 1958 года произошло землетрясения магнитудой около 7,8-8,3 и сошел оползень, который и стал причиной невероятных волн в узком заливе.

Не только в океане

Если вы думаете, что цунами формируются только в океане или в море, то сильно заблуждаетесь. Цунами может возникнуть и в озере, и в пределах водохранилища, причем весьма сильное и разрушительное. Например, широко известен случай образования цунами в Женевском озере в 563 году: на восточном берегу в устье реки Роны произошло обрушение склона, и огромная масса горных пород рухнула в воду, вызвав образование волны. Добравшись до противоположного берега, эта волна превратилась в цунами высотой до 13 метров, которая уничтожила несколько деревень, погубила их жителей и скот и достигла стен Женевы. Современные научные исследования подтверждают исторические записи, и ученые предполагают, что цунами в Женевском озере может повториться снова. 

И в Альпах есть еще несколько озер, в которых описано возникновение цунами по причине оползней. А из примеров недавнего прошлого можно привести Канаду, где в 2007 году на озере Чехалис возникло цунами с высотой волны 38 метров: причиной этого события тоже стал сошедший в воду оползень. 

В нашей стране цунами бывают не только в районе Курильских островов и полуострова Камчатка: небольшие цунами с высотой волны до 2-3 метров могут возникать и на побережье Черного и Каспийского морей по причине все тех же землетрясений. Да и озеро Байкал, расположенное в рифтовой зоне с повышенной сейсмической активностью, тоже является местом, где может возникнуть цунами: ученые из Института земной коры СО РАН в своих исследованиях пришли к выводу, что в прошлом на этом озере произошел масштабный оползень, который вызвал цунами.

Получается, что на любом крупном и достаточно глубоком озере может сформироваться цунами, если в акватории произойдет оползень. Хотя все же самые разрушительные на данный момент цунами были зафиксированы на морских и океанических побережьях.

Самые масштабные и разрушительные цунами в истории человечества

До наших дней дошли описания страшных цунами, которые случались в истории Японии, Древней Греции и Римской империи в прошлом. Мы не можем точно знать истинных масштабов этих трагических событий, но приведем несколько примеров таких цунами и их описания. 

• 479 год до н.э., город Потидея, Древняя Греция. Геродот (484-425 до н.э.) упоминает о необычном явлении при нападении персов на греческий порт Потидею: вода отступила от берега, и когда вражеские воины двинулись по открывшемуся участку суши к городу, их застигла врасплох неожиданно вернувшаяся высокая волна. Вероятнее всего, греческий город был спасен благодаря цунами, но во времена Геродота это природное явление объяснялось как «гнев Посейдона».
• 365 год, остров Крит и северный берег Африки, Римская империя. Произошло сильное землетрясение, а спустя некоторое время море отступило далеко от берега, оставив на отмели морских животных и обнажив глубокие впадины на морском дне. Вскоре вода вернулась в виде огромной волны, которая унесла жизни тысяч людей и разрушила корабли. Здесь тоже описывается цунами, которые случаются в Средиземноморском регионе из-за повышенной сейсмической активности. 
• 869 год, северная часть острова Хонсю, Япония. Цунами возникло в результате землетрясения Дзеган-Санрику и разрушило город Тагадзе, погубив около 1000 человек: известно, что волна проникла вглубь суши на расстояние до 4 километров, и в память об этом событии был установлен «камень цунами». Цунами в истории Японии – не редкость, и это природное явление тесно переплетено с историей и культурой японцев: в стране существует традиция устанавливать так называемые «камни цунами», которые обозначают место на берегу, до которого проникли волны. Эти плиты, некоторым из которых сотни лет, напоминают потомкам о трагическом событии и предостерегают от строительства домов ниже того места, где установлен камень. 

В Российской империи с цунами впервые столкнулись поселенцы и исследователи Камчатки, наблюдавшие серию волн на восточном побережье полуострова в октябре 1737 года. По описаниям очевидцев, случилось сильное землетрясение, после которого на берег обрушились волны, самая сильная из которых достигала высоты 70 метров: дома местных жителей лежали в руинах, а рельеф прибрежных долин существенно изменился.

Что касается самых мощных цунами в истории, то ниже в таблице приведены описания событий, которые произошли относительно недавно и являются наиболее значимыми с точки зрения разрушений и количества жертв стихии. Во всех этих случаях известны высота волн, сила землетрясений, которые их вызвали, и можно судить о масштабах природной катастрофы.

Как прогнозируют цунами и почему это так сложно сделать

Особенность цунами заключается в том, что даже когда волна уже сформирована и движется к берегу, она никак не видна ни на космических снимках со спутников, ни с борта корабля в море: невозможно визуально определить, что волны высотой менее 1 метра, а иногда и вовсе 30-50 см, — это будущее цунами, которое проявит себя, как только выйдет к берегу. Что же остается делать?

Прогнозирование цунами начинается с получения оперативной информации: и это прежде всего сейсмические датчики, благодаря которым мы узнаем магнитуду и местонахождение эпицентра землетрясений, и спутниковые данные по уровню воды в разных точках Мирового океана.

Но, как мы уже отметили, не все сильные землетрясения вызывают цунами. Но в любом случае, когда на сейсмических станциях фиксируют сильные подземные толчки, то это автоматически приводит к предупреждению об угрозе цунами, потому что невозможно в первые минуты и даже часы точно определить природу тектонических сдвигов и достоверно предсказать будущее цунами. Срабатывает система оповещения и население эвакуируют из опасных прибрежных районов, как это произошло на Камчатке и Курильских островах этим летом. 

Ученые прогнозируют распространение направления и высоту волн цунами при помощи компьютерных моделей, исходя из эпицентра подводного землетрясения и его силы. Это очень сложно сделать, потому что скорость распространения волны в океане зависит и от магнитуды землетрясения, и от рельефа дна, и от попадающихся на пути движения островов и полуостровов, и от глубины тех участков, по которым проходит волна: и все эти параметры должны быть заложены в модель и учтены. 

В нашей стране подобным моделированием занимаются сотрудники Лаборатории цунами Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Например, сразу же после последнего землетрясения на Камчатке специалисты лаборатории приступили к оперативному сбору и обработке данных, поступающих с автоматизированных станций, которые находятся в России и в других странах, и представили свой прогноз. Моделирование показало, что высота цунами в некоторых местах на побережье полуострова Камчатка могла достигать 8-10 метров, а в отдельных местах до 15 метров.

Для повышения скорости подобных расчетов ученые из Института автоматики и электрометрии СО РАН вместе со специалистами из Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН предложили использовать сопроцессор. Он существенно повышает возможности компьютера, практически превращая его в суперкомпьютер для быстрых расчетов и моделирования распространения цунами. С применением этой технологии можно будет получать прогноз распределения волны цунами уже через несколько минут после землетрясения, что актуально для Камчатки и Курильских островов, потому что в этом регионе эпицентр землетрясения зачастую расположен рядом с побережьем, и с момента сейсмического события до прихода волны цунами проходит около 25-30 минут. Преимущество этой технологии еще и в том, что для расчетов можно использовать обычный персональный компьютер, который способен работать от аккумуляторов, в то время как суперкомпьютер в случае землетрясения и аварийного отключения электричества уже ничем не поможет.

Также в последнее время появились и разработки, которые направлены на раннее предупреждение цунами, то есть еще до произошедшего землетрясения. Например, ученые из Крымской астрономической обсерватории РАН предлагают метод прогноза, основанный на анализе вариаций геомагнитного поля, которое сигнализирует о будущем землетрясении и цунами за 2-3 суток. Этот метод протестировали во время землетрясения, которое произошло в Японии 16 марта 2022 года. Ученые проанализировали параметры магнитного поля Земли по данным 3-х станций в Японии. Оказалось, что за 62-69 часов до момента землетрясения магнитовариационные станции фиксируют отклонения ряда параметров магнитного поля планеты, которые коррелируют с возникновением будущего цунами.

***

Быстрое и достоверное прогнозирование цунами – очень сложная задача, но ее решение жизненно важно для миллионов людей, живущих на побережье, где велика вероятность возникновения разрушительных волн. Не все страны имеют возможность обеспечить функционирование полноценных систем мониторинга сейсмической активности и центров прогнозирования цунами, поэтому в этой сфере так важно международное сотрудничество, как в вопросах обмена и передачи исходных данных, так и в вопросах взаимодействия на уровне ведущих научных центров. 

Автор теста Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik

Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.

В чем причины появления такого количества самочинных «наследников трона» именно в России того времени? Прежде всего, конечно же, в неразберихе с престолонаследием. На рубеже XVI-XVII столетий пресеклась древняя царствующая династия Рюриковичей. А потом зашатался и воцарившийся следом дом Романовых: после смерти Петра I Великого началась «эпоха дворцовых переворотов», продолжавшаяся практически весь XVIII век. Однако не менее важная причина самозванства, терзавшего Россию почти двести лет, можно считать, даже в «осьмнадцатом» столетии, то есть уже в Новое время, заключалась в том, что средневековое мышление оставалось глубоко укорененным в народной среде. Для средневекового человека царь был богоданным правителем, и царственный наследник, лишенный престола, не просто имел право вернуть себе трон – он был обязан(!) восстановить справедливость. В XVII-XVIII столетиях, когда в русском государстве происходили «тектонические сдвиги» и шатались прежние социальные устои, преемственность и непрерывность правящей династии, как всякая веками освященная традиция, выглядела способом вернуть порядок и гармонию. Итог самозванства, как правило, был незавидным, и в первую очередь для самого «имперсонатора» (прим. ред.: человек, выдающий себя за персону, которой он не является). Однако это не останавливало желающих примерить Шапку Мономаха. Были среди них и те, кто искренне верил в свое высокое рождение, и те, кто наслаждался игрой, пусть и опасной… В зависимости от времени и места действия, характеров конкретных персонажей и интересов тех сил, которые за ними стояли, всех «лженаследников» можно разделить на несколько типов: 

• ставленники неких заинтересованных лиц, марионетки в чужих руках; 
• народные вожди-бунтари;
• авантюристы. 

Представители всех трех типов оставили след в русской истории.

1. Ставленники Смуты

В отечественной историографии Смутным временем называют полтора десятилетия между 1598-м — годом смерти последнего правителя из рода Рюриковичей — и 1613-м, когда был избран на царство первый представитель новой династии, Михаил Романов. Все это время трон, по сути, был свободен, поэтому претендовало на него в этот период аж более тридцати самозванцев. Как правило, они выдавали себя за потомков Ивана IV Грозного: либо за царя Федора I Ивановича или его несуществующих наследников, либо за сына царевича Ивана Ивановича, но чаще всего за якобы выжившего и повзрослевшего царевича Дмитрия Ивановича. 

Последний из Рюриковичей на русском престоле Федор I Иванович, сын Ивана IV Грозного, был, по словам отца, «постник и молчальник, более для кельи, нежели для власти державной рожденный». Фактическим соправителем при нем стал шурин Борис Годунов, стремившийся к единоличной власти. С его именем было связано отдаление от державного центра младшего сына Ивана Грозного от его последней жены Марии Нагой — малолетнего Дмитрия. Тот получил удел в далеком Угличе, куда под надзор верных Годунову людей и был отправлен вместе с матерью. 

В 1591 году во время игры в свайку восьмилетний мальчик погиб при так и не выясненных обстоятельствах. Однако практически сразу родилась версия, согласно которой он был зарезан сподвижниками Годунова, который в 1598 году, после смерти Федора I Ивановича, не оставившего наследника, взошел на трон. Для нового царя, бывшего, по сути, узурпатором власти и имевшего множество противников, слухи о том, что Дмитрий жив, стали серьезной угрозой. Рожденный в неканоническом браке и потому с официальной точки зрения не имевший прав на трон, царевич Дмитрий, бывший, тем не менее, кровным наследником Ивана IV, оказался важной фигурой в политической борьбе, причем не только внутренней, но и внешней.

Лжедмитрий I. «Наияснейший и непобедимый император»

В 1602 году в Речи Посполитой появился молодой человек, называвший себя сыном Ивана IV – тем самым царевичем Дмитрием. Летом 1603 года он публично объявил о том, что является законным наследником русского престола.

Но, как установила правительственная комиссия Бориса Годунова, и с этими выводами согласно большинство историков, «царевичем» был Григорий ( до приятия иночества Юрий) Отрепьев, бывший монах-расстрига, принявшийся после побега из Москвы на территорию Речи Посполитой сочинять себе новую биографию под именем царевича Дмитрия Ивановича. 

Вскоре о новоявленном претенденте на русский трон узнал король Сигизмунд III, польская католическая верхушка и Папа Римский, решившие использовать его для того, чтобы оказать давление на Русь. С Дмитрия-Григория  взяли обещание, что после своего воцарения он передаст полякам некоторые из русских западных земель и обратит Русь в католичество. А воеводу Ежи Мнишека, от которого потенциальный монарх получил серьезную помощь, тот заверил, что женится на его дочери Марине и отдаст ей в удел Новгород и Псков. 

Поляки собрали для Лжедмитрия наемное войско, с которым он и вступил в юго-западные пределы Руси. Там армия самозванца, которого принимали за полноправного наследника трона, стала пополняться противниками политики царя Бориса. В апреле 1605 года тот при загадочных обстоятельствах скончался, а едва вступивший на престол его сын Федор II был свергнут и вместе с матерью убит по приказу самозванца. 

В июне 1605 года «царевич Дмитрий» торжественно въехал в Москву. Вызванная им из дальнего монастыря инокиня Марфа, в миру — Мария Нагая, публично признала молодого человека своим сыном. В июле самозванец — неслыханное дело! — венчался в Кремле на царство, а впоследствии принял титул «наияснейшего и непобедимого императора». 

Заполучив трон, Лжедмитрий не спешил выполнять обещания, данные заграничным покровителям. Однако выстроить отношения с русской элитой у него не поучилось. Накануне свадьбы царя, в конце мая 1606 года, бояре распространили слухи о том, что поляки замыслили убить его. Вспыхнуло восстание, которым воспользовались заговорщики из числа все тех же бояр. 17 (27) мая они проникли во дворец и убили пытавшегося спастись самозванца. Его тело выставили на Красной площади, потом похоронили, но позже снова выкопали и сожгли, развеяв прах по ветру.

Спустя всего день после гибели Лжедмитрия спешно собрался Земский собор, на котором царем был провозглашен боярин князь Василий Шуйский, организовавший заговор против самозванца. И очень скоро новому русскому монарху пришлось столкнуться с очередным самозванцем.

Лжедмитрий II. От бродяги до царя

Теперь уже сам убитый Лжедмитрий I стал персоной, в которую стремились перевоплотиться искатели трона, и на политической сцене возникла новая фигура — Лжедмитрий II.

Кто он был и откуда, доподлинно неизвестно, но сохранились упоминания о том, что в некий момент своей жизни бедолага потерял заработок и вынужден был скитаться. Польские сторонники первого самозванца подхватили нового кандидата на трон, однако он туда не спешил, возможно, будучи наслышан о незавидной судьбе своего предшественника. Поначалу кандидат в самозванцы сбежал от своих покровителей, однако его схватили и бросили в тюрьму. Лишь тогда он согласился стать «чудесно спасшимся» царевичем Дмитрием Ивановичем и продолжить дело Лжедмитрия I. 

Новому самозванцу вновь собрали войско, с которым он и пошел на Москву, уже против отрядов Василия Шуйского. Кроме политической верхушки Речи Посполитой и шляхты, среди активно помогавших Лжедмитрию II были служилые люди с юга государства, казаки, бывшие холопы, разорившиеся дворяне, постоянно появляющиеся более мелкие самозванцы. Перешли на сторону Лжедмитрия II и некоторые представители старинных и знатных русских родов. И эта поддержка самозваного движения со стороны представителей самых разных слоев общества как нельзя лучше говорит о глубине разразившегося на Руси кризиса власти. 

Отряды Лжедмитрия II наносили поражение за поражением правительственным войскам, пока почти вся европейская часть государства не попала под влияние самозванца. Но столицу он так и не взял, его ставка находилась под Москвой, в селе Тушине, где у Лжедмитрия были свои Государев двор, Боярская дума, патриарх и Освященный собор. В сентябре 1608 года в Тушинский лагерь прибыла Марина Мнишек, которая «узнала» своего мужа и поселилась с ним.

Но в конце 1609 года князь Василий Скопин-Шуйский, воссоздавший правительственное войско и привлекший на русскую службу шведский экспедиционный корпус, нанес серьезный удар войску самозванца. Лжедмитрий, бросив жену и соратников, бежал из Тушина в Калугу. Оттуда он совершил новый поход на Москву, но ее обороняли вошедшие в город войска Речи Посполитой, а на трон вместо низложенного Василия Шуйского был посажен боярским правительством, Семибоярщиной, польский королевич Владислав. Потерпев поражение, Лжедмитрий II вернулся в Калугу, где 11 (21) декабря 1610 года был убит начальником своей стражи. А осенью 1612 года народное ополчение, во главе которого стояли Кузьма Минин и Дмитрий Пожарский, изгнали поляков из Москвы. Именно эту дату мы и отмечаем ежегодно 4 ноября.

Однако и это был еще не конец истории с Лжедмитрием II. Марина Мнишек родила сына, и некоторые из сторонников погибшего самозванца объявили мальчика, получившего имя Иван, наследником русского престола. Однако Земский собор в 1613 году избрал на царство Михаила Романова. Маленького Ивана по приказу нового царя повесили, а вскоре при невыясненных обстоятельствах умерла и его мать.

2. Бунтари: беглые солдаты, правитель Черногории и «амператор Петр III»

В XVIII веке подходящей фигурой для появления многочисленных самозванцев стал император Петр III Федорович, внук Петра I — сын его дочери Анны. Правил он меньше полугода, и по одной из версий, был убит в результате заговора, возглавленного его женой, бывшей принцессой небольшого немецкого княжества, вошедшей в русскую историю под именем императрицы Екатерины II. Как и в случае с Лжедмитриями, спусковым механизмом для появления самозванцев стала смерть законного правителя, случившаяся при странных обстоятельствах. 

Лжеимператоры «Петры III Федоровичи» оказались по численности впереди всех других русских самозванцев: почти сорок человек пытались примерить на себя его имя. Среди них встречались самые разные персонажи: беглые солдаты, казаки, крепостные крестьяне, разорившийся купец. К тому же «император» четыре раза обнаруживался за границей, и один из самозванцев, Степан Малый, даже сумел побывать правителем Черногории. Но самым известным «Петром Федоровичем» стал зачинщик знаменитого бунта Емельян Пугачев. Человек незнатного происхождения, неграмотный, он, тем не менее, сумел внушить тысячам людей веру в его царское происхождение. 

Пугачев, как он сам позже показал на допросе, родился около 1742 года в семье казака станицы Зимовейской Войска Донского. В молодости участвовал в Семилетней войне, где «за отличную проворность» стал ординарцем полковника. Позже еще не раз был призван, в том числе на Русско-турецкую войну 1768-1774 годов, получил чин хорунжего. Однако вскоре царская служба Пугачеву приелась, кроме того, он тяжело заболел, но на просьбу об отставке получил отказ. После чего началась череда его побегов и арестов и странствия от Польши до Урала. Пугачев постоянно выдавал себя за разных людей, талантливо вживаясь в роли. Возможно, именно доверие окружающих, которое Пугачев вызывал к себе снова и снова, привело казака к мысли перевоплотиться в персону, выше которой на Руси не было, и объявить себя чудесно спасшимся императором Петром III.

Ночью 15 сентября 1773 года на казачьем кругу недалеко от Яицкого городка (прим. ред.: сейчас город Уральск в Казахстане), Пугачев провозгласил: «Я точно государь», а его сподвижник прочитал надиктованное предводителем воззвание: «…Жаловаю я вас: рякою с вершын и до устья и землею, и травами, и денежным жалованьям, и свиньцом, и порахам, и хлебным правиянтам». Все недовольные существовавшей царской властью — казаки, крепостные, в том числе работавшие на уральских заводах, башкиры и другие поволжские народы — как будто только этого и ждали.

Начавшееся восстание, которое вошло в историю как Пугачевский бунт, охватило несколько губерний, в том числе Оренбургскую, Казанскую, Сибирскую. В бунте участвовало более 100 тысяч человек. В захваченных городах и крепостях «амператор Петр Федорович», как называл себя Пугачев, казнил тех, кто сохранял верность Екатерине II, и назначал собственную администрацию. На всех завоеванных территориях «государь» объявлял об отмене крепостного права, налогов и рекрутской повинности, наделял крестьян землей и угодьями. Несмотря на то, что повсюду от царского имени было объявлено, что Петром Федоровичем себя называет «вор и разбойник Емелька Пугачев», самозванцу поверили. 

Но потерпев несколько поражений, 8 (19) сентября 1775 года Пугачев у реки Большой Узень был схвачен своими же казачьими полковниками, хотевшими избежать наказания за участие в бунте, и выдан властям. 10 (21) января 1775 года в Москве на Болотной площади Пугачеву при большом стечении народа отрубили голову и четвертовали, после чего тело сожгли. А чтобы стереть память о самозванце, реку Яик переименовали в Урал, как и станицу Зимовейскую — в Потемкинскую, которую вдобавок перенесли на новое место. Впрочем, сегодня она называется Пугачевской.

3. Княжна Тараканова: «авантюрьера» и жертва любви

В то время как Пугачев в 1772-1773 годах примерял на себя «мундир» Петра III, за тысячи верст от Яика то в одном, то в другом европейском городе стала появляться молодая, привлекательная и образованная особа. 

Она обратила на себя восторженное внимание представителей самых разных сословий и обзавелась поклонниками из аристократов. Одному из них загадочная незнакомка призналась в своем истинном происхождении: по ее словам, она была дочерью российской императрицы Елизаветы Петровны и, соответственно, внучкой Петра I, а ее отцом являлся граф Алексей Разумовский, возлюбленный монархини. Но с рождения девочка якобы получила титул княжны Таракановой. 

Утверждение молодой женщины о высокородном происхождении привлекло внимание поляков, входивших в ее своеобразную свиту. В то время их страна попала в зависимость от России: на польском престоле находился фаворит и ставленник императрицы Екатерины II Станислав Понятовский. Его противники, во главе которых стоял князь Кароль Радзивилл, задумали привести к власти в России «внучку» Петра Великого, которая сменит на троне Екатерину II. 

Ради убеждения заговорщиков в своем праве на монарший венец княжна Тараканова показала Радзивиллу духовное завещание Елизаветы Петровны, закреплявшей за «своей дочерью» право носить российскую корону и называться Елизаветой II. Победно шествовавшего тогда по губерниям России Пугачева княжна назвала своим родным братом — князем Таракановым. Однако вскоре поляки начали подозревать, что имеют дело с авантюристкой, и оставили затею посадить ее на русский трон. 

Тогда княжна попыталась предложить свои «услуги» командиру русской эскадры в Средиземном море адмиралу графу Алексею Орлову, брату Григория Орлова, фаворита Екатерины II. Орлов княжне не ответил, но Екатерина, встревоженная развитием истории с самозванкой («Ни малейшего сумнения, — она авантюрьера», — писала императрица), приказала адмиралу зазвать ее на корабль и тайно доставить в Россию. 

Алексей нашел княжну в итальянском городе Пиза и стал бывать у Таракановой, которая вскоре влюбилась в него и согласилась стать его женой. Праздновать свадьбу Орлов предложил на корабле, но когда невеста ступила на палубу, ее схватили и заперли в трюме прямо в подвенечном платье, после чего привезли в Россию и заточили в Петропавловской крепости.

На допросах арестованная призналась: в юные годы она слышала вокруг себя, что является дочерью императрицы Елизаветы Петровны, но притязаний на русский престол никогда не имела. В отчаянии княжна отправила Екатерине II письмо с мольбой выслушать ее, но императрица в послании князю Александру Голицыну, который вел процесс, посоветовала передать «негодяйке», «чтобы прекратила ломать комедию».

4 (15) декабря 1775 года княжна Тараканова умерла от туберкулеза, как написал Голицын, «испустила дух, так ни в чем не сознавшись и никого не выдав». Похоронили ее во дворе крепости. Проводить расследование по поводу настоящей биографии княжны Таракановой Екатерина II запретила. Кем была на самом деле узница Петропавловской крепости, по сию пору остается тайной.

****

В нашей статье мы вспомнили лишь несколько особенно ярких эпизодов самозванста, оставивших в русской истории наиболее глубокий след. Но ими хроника этого явления не исчерпывается. Были в прошлом нашего Отечества и другие персонажи. Например, подложный царевич Алексей Петрович, выдававший себя за сына императора Петра I от его первой жены царицы Евдокии, арестованного по приказу отца за измену и умершего в тюрьме. Явление этого «царевича» случилось в 1732 году в Тамбовском уезде, где некий Тимофей Труженик, кормившийся поденщиной, вдруг объявил: «Я де не мужик и не мужичий сын – я де царевич Алексей Петрович». Странствуя по разным местам и принимая угощение, «царевич Алексей» принялся рассказывать о сундуке с несметными сокровищами, которые он раздаст тем, кто последует за ним. Обеспокоенные местные власти Тимофея задержали, но поскольку никакой смуты он посеять не успел, могли и отпустить. Как вдруг самозванец уперся: «Я орел, орлов сын, мне орлу и быть – я царевич Алексей Петрович». И потребовал отвезти его к «сестре», как он называл Анну Иоанновну. Его пытали, требуя выдать «сообщников», а потом казнили в застенке.

Наверное, эта история может объяснить еще одну подоплеку самозванства – психологическую. Почему Тимофей сыграл эту пьесу, по ходу действия превратившуюся в трагедию? Чтобы из человека, живущего обыкновенной жизнью, вдруг стать тем, о ком будут говорить? Заявить о себе, остаться в памяти потомков? Не того ли хотели и другие претенденты на трон? Что ж, многие самозванцы действительно стали известны, хотя наверняка не таким образом, каким они бы хотели. История движется в своей логике, и вакантных мест в ней не бывает.

Автор текста Ирина Кравченко

Изображение на обложке: Выставка «Закат династии. Последние Рюриковичи. Лжедмитрий» в Выставочном зале Успенской звонницы, фото: Гришкин Денис/Агентство «Москва»