SÓNG THẦN: ĐỊNH NGHĨA, NGUYÊN NHÂN VÀ ĐẶC ĐIỂM

Sóng thần. Ảnh: Internet

1. Định nghĩa
Sóng thần (tiếng Nhật: tsunami) là một loạt các đợt sóng tạo nên khi một thể tích lớn của nước đại dương bị chuyển dịch chớp nhoáng trên một quy mô lớn. Động đất cùng những dịch chuyển địa chất lớn bên trên hoặc bên dưới mặt nước, núi lửa phun và va chạm thiên thạch đều có khả năng gây ra sóng thần. Hậu quả tai hại của sóng thần có thể ở mức cực lớn.

Thuật ngữ tsunami (sóng thần) bắt nguồn từ tiếng Nhật có nghĩa "bến" (津 tsu, âm Hán Việt: "tân") và "sóng" (波 nami, "ba"). Thuật ngữ này do các ngư dân đặt ra dù lúc đó họ không biết nguyên do là sóng xuất phát ở ngoài xa khơi. Cơn sóng thần khởi phát từ dưới đáy biển sâu; khi còn ngoài xa khơi, sóng có biên độ (chiều cao sóng) khá nhỏ nhưng chiều dài của cơn sóng lên đến hàng trăm kilômét. Vì vậy khi ở xa bờ chúng ta khó nhận diện ra nó, mà chỉ cảm nhận là một cơn sóng cồn trải dài.

Ở Tây phương sóng thần trước kia từng được coi là sóng thuỷ triều (tiếng Anh: tidal wave) vì khi tiến vào bờ, sóng tác động như một đợt thuỷ triều mạnh dâng lên, khác hẳn loại sóng thường gặp ngoài biển tạo bởi gió. Tuy nhiên, vì không đúng với thực tế cho nên thuật ngữ này không còn dùng nữa.

2. Nguyên nhân


Sự hình thành sóng thần. Ảnh: Wikipedia

Các trận sóng thần có thể hình thành khi đáy biển, đột ngột bị biến dạng theo chiều dọc, chiếm chỗ của lượng nước nằm trên nó. Những sự di chuyển lớn theo chiều dọc như vậy của vỏ Trái Đất có thể xảy ra tại các rìa mảng lục địa. Những trận động đất do nguyên nhân va chạm mảng đặc biệt hay tạo ra các cơn sóng thần. Khi một mảng đại dương va chạm với một mảng lục địa, đôi khi nó làm rìa mảng lục địa chuyển động xuống dưới. Cuối cùng, áp suất quá lớn tác dụng lên rìa mảng khiến nó nhẩy giật lùi lại (snaps back) tạo ra các đợt sóng chấn động vào vỏ Trái Đất, khiến xảy ra cơn địa chấn dưới lòng biển, được gọi là động đất tại đáy biển.

Những vụ lở đất dưới đáy biển (thỉnh thoảng xảy ra vì nguyên nhân động đất) cũng như những vụ sụp đổ của núi lửa cũng có thể làm chấn động cột nước khiến trầm tích và đá trượt xuống theo sườn núi rơi xuống đáy biển. Tương tự như vậy, một vụ phun trào núi lửa mạnh dưới biển cũng có thể tung lên một cột nước để hình thành sóng thần. Các con sóng được hình thành khi khối lượng nước bị dịch chuyển vị trí chuyển động dưới ảnh hưởng của trọng lực để lấy lại thăng bằng và tỏa ra trên khắp đại dương như các gợn sóng trên mặt ao.

Trong thập kỷ 1950 người ta đã khám phá ra rằng những cơn sóng thần lớn có thể xuất hiện từ các vụ lở đất, hoạt động phun trào núi lửa và các vụ va chạm thiên thạch. Những hiện tượng đó khiến một lượng nước lớn nhanh chóng bị chuyển chỗ, khi năng lượng từ một thiên thạch hay một vụ nổ chuyển vào trong nước nơi xảy ra va chạm. Các cơn sóng thần với xuất hiện từ những nguyên nhân đó, khác với những trận sóng thần do động đất gây ra, thường nhanh chóng tan rã và hiếm khi lan tới những bờ biển quá xa vì diện tích xảy ra sự kiện nhỏ. Các hiện tượng đó có thể gây ra các cơn sóng địa chấn lớn chỉ trong một khu vực, như vụ lở đất ở Vịnh Lituya tạo ra một sóng nước ước tính tới 50–150 m và tràn tới độ cao 524 m trên các ngọn núi ở đó. Tuy nhiên, một vụ lở đất cực lớn có thể gây ra một trận sóng thần cực lớn gây ảnh hưởng trên toàn bộ đại dương.

3. Đặc điểm
Sóng thần diễn biến rất khác biệt tùy theo kiểu sóng: chúng chứa năng lượng cực lớn, lan truyền với tốc độ cao và có thể vượt khoảng cách lớn qua đại dương mà chỉ mất rất ít năng lượng. Một trận sóng thần có thể gây ra thiệt hại trên bờ biển cách hàng nghìn cây số nơi nó phát sinh, vì thế chúng ta có thể có nhiều tiếng đồng hồ chuẩn bị từ khi nó hình thành tới lúc ập vào một bờ biển, nó xuất hiện một thời gian khá dài sau khi sóng địa chấn hình thành từ nơi xảy ra sự kiện lan tới. Năng lượng trên mỗi mét dài trong sóng tỷ lệ với nghịch đảo của khoảng cách từ nguồn phát.[cần dẫn nguồn]

Thậm chí một trận sóng thần riêng biệt có thể liên quan tới một loạt các đợt sóng với những độ cao khác nhau. Ở vùng nước rộng, các cơn sóng thần có chu kỳ rất dài (thời gian để đợt sóng sau tới vị trí một điểm sau đợt sóng trước), từ nhiều phút tới nhiều giờ, và chiều dài sóng dài lên tới hàng trăm kilômét. Điều này rất khác biệt so với các con sóng hình thành từ gió bình thường trên mặt đại dương, chúng thường có chu kỳ khoảng 10 giây và chiều dài sóng 150 mét.

Chiều cao thực của một đợt sóng thần trên đại dương thường không tới một mét. Điều này khiến những người ở trên tàu giữa đại dương khó nhận ra chúng. Bởi vì chúng có chiều dài sóng lớn, năng lượng của một cơn sóng thần điều khiển toàn bộ cột nước, hướng nó xuống phía đáy biển. Các cơn sóng đại dương ở vùng nước sâu thường xuất hiện do chuyển động của nước tính từ bề mặt đến một độ sâu bằng một nửa chiều dài sóng. Điều này có nghĩa rằng sự di chuyển của sóng bề mặt đại dương chỉ đạt tới độ sâu khoảng 100 m hay ít hơn. Trái lại, những cơn sóng thần hoạt động như những con sóng vùng nước nông giữa biển khơi (bởi chiều dài của chúng ít nhất lớn gấp 20 lần chiều sâu nơi chúng hoạt động), bởi sự phân tán chuyển động của nước ít xảy ra nơi nước sâu.

Con sóng đi qua đại dương với tốc độ trung bình 500 dặm một giờ. Khi tiến tới đất liền, đáy biển trở nên nông và con sóng không còn di chuyển nhanh được nữa, vì thế nó bắt đầu "dựng đứng lên"; phần phía trước con sóng bắt đầu dựng đứng và cao lên, và khoảng cách giữa các đợt sóng ngắn lại. Tuy một người ở ngoài đại dương có thể không nhận thấy dấu hiệu sóng thần, nhưng khi vào bờ nó có thể đạt chiều cao một tòa nhà sáu tầng hay hơn nữa. Quá trình dựng đứng lên này tương tự như khi ta vẩy một chiếc roi da. Khi sóng tiến từ phía cuối ra đầu roi, cùng một lượng năng lượng phân bố trong khối lượng vật liệu ngày càng nhỏ, khiến chuyển động trở nên mãnh liệt hơn.

Một con sóng trở thành một con "sóng nước nông" khi tỷ lệ giữa độ sâu mặt nước và chiều dài sóng của nó rất nhỏ, và bởi vì sóng thần có chiều dài sóng rất lớn (hàng trăm kilômét), các cơn sóng thần hoạt động như những cơn sóng nước nông ngay bên ngoài đại dương. Những con sóng nước nông di chuyển với tốc độ bằng căn bậc hai của tích giữa gia tốc trọng trường (9.8 m/s2) và chiều sâu nước. Ví dụ, tại Thái Bình Dương, với độ sâu trung bình 4000 m, một cơn sóng thần di chuyển với tốc độ khoảng 200 m/s (720 km/h hay 450 dặm/giờ) và mất ít năng lượng, thậm chí đối với những khoảng cách lớn. Ở độ sâu 40 m, tốc độ sẽ là 20 m/s (khoảng 72 km/h hay 45 dặm/giờ), nhỏ hơn tốc độ trên đại dương nhưng rõ ràng con người không thể chạy nhanh hơn tốc độ này.

Sóng thần lan truyền từ nguồn phát (tâm chấn), vì thế những bờ biển trong vùng bị ảnh hưởng bởi chấn động thường lại khá an toàn. Tuy nhiên, các cơn sóng thần có thể gây nhiễu xạ xung quanh các mảng lục địa (như thể hiện trong hoạt hình sau).


Hoạt hình trận sóng thần Ấn Độ Dương khi các cơn sóng lan tới Sri Lanka và Ấn Độ. Ảnh: Wikipedia

Đặc trưng riêng của điều kiện địa lý địa phương có thể dẫn tới hiện tượng triều giả hay sự hình thành các đợt sóng dừng, có thể gây thiệt hại lớn hơn trên bờ biển. Ví dụ, cơn sóng thần lan tới Hawaii ngày 1 tháng 4, 1946 có thời gian ngắt quãng mười lăm phút giữa các đợt sóng. Chu kỳ cộng hưởng tự nhiên của Vịnh Hilo là khoảng mười ba phút. Điều đó có nghĩa mỗi đợt sóng tiếp theo trùng pha với chuyển động của Vịnh Hilo, tạo ra một đợt triều giả trong vịnh. Vì thế, Hilo bị thiệt hại nặng nền nhất so với tất cả các địa điểm khác tại Hawaii, đợt sóng thần/triều giả có độ cao lên tới 14 m giết hại 159 người