Пожар, вызванный взрывом Тунгусского метеорита, представляет собой интерес как с точки зрения оценки физических параметров самого взрыва, так и с точки зрения экологических последствий крупных катастроф.
Вопрос о причине возникновения пожара является одним из ключевых при определении вещественной природы Тунгусского метеорита, поскольку самого вещества метеорита до сих пор не найдено. Так, например, Кулик полагал возникновение пожара от действия раскаленных газов при пролете железного метеорита (Кулик, 1976), Золотов считал причиной возникновения пожара излучение от ядерного взрыва искусственного космического тела (Золотов, 1969), Цынбал и Шнитке объясняют пожар взрывом газо-воздушной смеси у поверхности земли (Цынбал, 1988), ряд других исследователей предлагают и более экзотические механизмы возникновения пожара (Соляник, Галанцев, И.И. Журавлев), так или иначе связанные с предполагаемой вещественной природой Тунгусского метеорита (ТМ). Какие бы гипотезы о природе ТМ не выдвигались, всегда будет необходимо увязывать их с имеющимися фактами, в том числе и с катастрофным пожаром 1908 г. С этой точки зрения изучение катастрофного пожара и определение его параметров должны оказать существенное влияние на решение вопроса о природе ТМ.
Параметры пожара (область возникновения, интенсивность горения, состав горючих материалов, скорость распространения, область распространения, время жизни пожара, механизм затухания и т.п.) мы можем оценить, изучая оставленные им следы в виде огневых и термических повреждений леса и других естественных объектов. Параметры пожара, очевидно, будут зависеть от состояния докатастрофного леса, поэтому при реконструкции картины пожара нельзя обойтись и без реконструкции состояния докатастрофного леса.
В литературе принято подразделять пожары по степени интенсивности на сильный, средний и слабый. Для верховых и низовых пожаров применяется также термин «беглый», характеризующий и быстроту распространения. При этом подразумевается, что при беглом низовом пожаре сгорают только сухие травы, мхи, мелкие веточки, повреждений же леса (например, пожарных подсушин) практически не образуется. Характерным примером беглого низового пожара является искусственный весенний пал. Ниже по тексту термин «беглый» употребляется именно в (ЭОЭ этом смысле - как характеристика очень слабого низового пожара, не оставляющего подсушин на деревьях.
Первые исследования пожара, начатые Л.А. Куликом (1976), были продолжены рядом исследователей в послевоенные годы. В процессе исследований были обнаружены и описаны несколько типов огневых и термических повреждений леса, начиная от повреждения торфяников и напочвенного покрова до повреждений древостоя. Некоторые из типов повреждений можно с уверенностью отнести к повреждениям, возникшим при лесном пожаре, природа же других повреждений до конца пока не выяснена. д)
Рис.1. Виды поражений, сопровождающих «лучистый ожог»: а - отмирание конца ветви; б - засмоление ветви; в - отслоение кольца 1909 г.; г - отслоение с расщепом; д - классический «лучистый ожог».
Об огневых повреждениях торфяников и напочвенного покрова мы знаем из общего описания, оставленного Л.А. Куликом (1976). Кулик упоминает о гибели кустарников и отмечает «полное уничтожение ольхи, березы, осины, а в центре зоны огневых повреждений и сосны». Им же отмечены массовая гибель устоявших на корню деревьев в центральной части вывала (ссылка 12 из Кринова) и консервация погибших стволов деревьев. Сухостойные в момент катастрофы деревья несут на себе следы выгорания как от обычного пожара, а на живых в момент катастрофы деревьях огонь оставил свой след в виде легкого опаления коры и изломов стволов, ожога вершин деревьев и характерного выгорания концов обломанных ветвей в виде «птичьего коготка» (Кринов, 1949). Кулик и вслед за ним Кринов на основании своих наблюдений делают вывод о недолговременности огневого воздействия на лес при Тунгусской катастрофе. Кроме слабого опаления коры Кринов указывает на находку в тайге на Кобаёвом острове слегка обугленных столбов лабаза, которые в момент катастрофы, по мнению Кринова, «были, надо полагать, сухими». При интенсивном или долговременном пожаре эти столбы должны были обгореть в большей степени или сгореть совсем.
В 1960-196 3 году была проведена работа [Зенкин и др., 1963] по изучению переживших катастрофу деревьев. Было отмечено наличие в центральной зоне вывала большого числа рощ деревьев, переживших катастрофу, в том числе и в зоне пожара. Иногда деревья несут на себе следы повреждений, часть которых следует отнести к пожарным подсушинам, возникающим при лесном пожаре, а часть - к механическим или молниевым повреждениям. Специфическое кольцевое повреждение [Емельянов, Некрасов, 1960; Карташов, 1971 ], получившее название «рыхлого кольца» из-за видимой невооруженным глазом «рыхлости» годичного кольца 1908 года, следует, также отнести к термическим повреждениям или к последствиям такого повреждения. «Лункообразные» повреждения, упоминаемые в статье [Плеханов, 1963], следует, по-видимому, отнести к пожарным подсушинам. Тогда же были обнаружены повреждения ветвей лиственниц в виде отмирания их концов и характерные ленточные повреждения, впоследствии идентифицированные как след светового ожога ветвей («лучистый ожог») [И.И.Журавлев, 1967].
Последующие исследования не выявили новых типов огневых или термических повреждений леса, за исключением редко встречающегося повреждения наподобие пожарной подсушины, но начинающегося не у комля, а на некоторой высоте от поверхности земли. Скорее всего, это повреждение следует отнести к разновидности пожарной подсушины, хотя имеются основания считать их самостоятельным типом повреждения (см. ниже). Работы по изучению повреждений деревьев, проводившиеся в последние годы под руководством Ромейко, выявили некоторые особенности в повреждениях деревьев, однако, в силу использования авторами [Расторгуева, Ромейко, 1999] необычной терминологии, не всегда можно ясно понять их выводы.
Особо нужно отметить явление, известное под названием «светлое пятно» [Пасечник, Зоткин, 1988]. На космических снимках района, выполненных в разные годы (автору известны снимки 1973, 1985 годов), устойчиво отмечается светлая зона на фоне окружающей местности. Форма светлой зоны овальная, размер 9 х 14 км, ось симметрии близка к оси симметрии вывала, а центр зоны сдвинут на 1-1,5 км к востоку от эпицентра по вывалу. Исследования «светлого пятна» показали, что светлая окраска космоснимка обусловлена составом леса -преобладанием лиственницы над другими породами деревьев [Кривяков, 2005]. В свою очередь, преобладание лиственницы среди других пород - есть результат воздействия катастрофы, в том числе и пожара на лес. Поэтому «светлое пятно» следует отнести к отдельному виду термического воздействия на лес.
Типы термических повреждений леса
Для изучения огневых и термических повреждений необходимо провести их классификацию. При этом следует иметь в виду, что кроме пожара 1908 года существенное воздействие на лес оказала ударная волна от взрыва ТМ и нам следует различать поражения, вызванные ударной волной (обдиры, возникающие при соприкосновении с падающим деревом; механические трещины в стволах деревьев), от термических и огневых повреждений пожара [ 908 года. Следует также учитывать другие естественные факторы, могущие внести искажения в идентификацию повреждений. К таким факторам можно отнести: докатастрофные и послекатастрофные пожары; морозобойные трещины в стволах; лентовидные поражения деревьев молниями; поражения грибком и некоторые другие естественные факторы.
По нашему мнению, классификацию повреждений следует осуществлять не по степени интенсивности тех или иных повреждений, а по типам объектов, подвергшихся воздействию, и по физическим механизмам того или иного воздействия. Степень же (интенсивность) воздействия (поражения) следует отнести к исследуемым параметрам данного типа поражения. На основании таких принципов мы можем классифицировать обнаруженные и описанные выше огневые и термические повреждения следующим образом:
1) выгорание напочвенного покрова;
2) выгорание поверхности торфяников;
3) уничтожение кустарников;
4) уничтожение лиственного и темнохвойного древостоя;
5) сгорание и частичное обугливание докатастрофного валежа;
6) сгорание и частичное обугливание сухостойных в 1908 г. деревьев, оставшихся на корню после прохождения ударной волны и поваленных ею;
7) опаление коры докатастрофного сухостоя и живых деревьев;
8) гибель живого древостоя в пожаре, оставшегося на корню после прохождения ударной волны;
9) отмирание вершины живого дерева;
10) образование ожога типа «птичий коготок» на концах обломанных ветвей;
11) отмирание концов живых ветвей деревьев;
12) образование на ветвях лиственниц специфического ленточного поражения («лучистый ожог»);
13) образование обычных пожарных подсушин на живых деревьях;
14) образование нехарактерных пожарных подсушин на стволах, начинающихся на некоторой высоте от земли;
15) образование «рыхлота кольца» в древесине;
16) консервация древесины погибших деревьев, повысившая устойчивость ее против грибка;
17) образование «светлого пятна».
В настоящее время изучение первых четырех типов повреждений практически невозможно, так как тайга в районе катастрофы полностью восстановилась. Кроме того, в последние два десятилетия здесь произошло несколько крупных пожаров, частично уничтоживших следы пожара 1908 года. В силу этих причин при описании данных типов повреждений мы можем использовать только результаты исследований первых экспедиций Кулика. При этом следует иметь в виду, что в составе этих экспедиций не было специалиста по лесным пожарам.
Остальные типы повреждений изучались более или менее детально с начала 60-х годов по настоящее время. Ниже приводится краткий обзор некоторых исследований и приводятся основные факты, полученные в ходе исследований по каждому из типов поражений.
Выгорание почвенного покрова
Специального исследования выгорания почвенного покрова Кулик, по-видимому, не делал, из его описания следов пожара следует, что напочвенный покров и подстилка сгорели при пожаре почти полностью, по крайней мере, в центральной части на расстоянии до 10-15 км от эпицентра. (Кулик, 1976). Датирование этого повреждения также не делалось. Через 20 лет после катастрофы Куликом наблюдалась следующая картина:«... на горах (вершинах и склонах их), в тех местах, где сильнее всего повален лес и лучше всего сохранилась радиальная ориентировка поваленных деревьев, в этих местах травяной покров и подстилка, т.е. горючие элементы почвы - .. .почти нацело отсутствуют»;
Отметим, что из этого описания прямо следует, что самый интенсивный пожар был там, где кроны деревьев оказались на земле. Неясно только, относится ли это описание ко всей области вывала или только к прицентральной его части. Автор наблюдал следы пожара низкой интенсивности в зонах сплошного вывала в периферийных областях пожара. Описание Кулика более соответствует прицентральной области пожара.
Выгорание поверхности торфяников
Специального исследования этого повреждения не проводилось, из описаний имеются замечания Кулика:
« ... деревья лежат на безусловно сухом в летнее время торфянике, который не несет никаких следов прогорания, хотя в случае земного пожара в июне-июле от должен был гореть неминуемо» (Кулик);
«Вся бывшая растительность как котловины, так равно и окрестных гор, а также в зоне нескольких километров вокруг них, имеет характерные следы равномерного сплошного ожога... на остатках кустов и мха как на вершинах и склонах гор, так и в тундре....»(Кринов);
Эти два замечания как будто противоречат друг другу, однако, говоря об ожоге, Кулик всегда имеет в виду легкое опаление растительности, так что замечания Кулика можно трактовать как наличие на торфяниках легкого опадения мха и лишайников без их прогорания. Шумилова, специалист-болотовед, участница экспедиции Кулика, не отмечает ни следов выгорания торфяника, ни следов ожога мха (Львов, 1963).
Маловероятно, но возможно, что за 20 лет, прошедших с момента катастрофы, следы горения торфяника замаскировались ростом свежего мха и лишайников и Кулик просто не видел следов горения.
Здесь нужно заметить, что при реализации проекта поисков вещества ТМ в торфах Комплексной Самодеятельной Экспедицией (КСЭ) были отобраны десятки колонок торфа на торфяниках вблизи эпицентра, и всегда колонки торфа содержали горизонт со следами пожара - черный цвет торфа, обилие неразложившихся угольков, недогоревшие веточки и т.п. Глубина пожарного горизонта составляет от нуля до 30-45 см, толщина обычно от 1 до 5-6 см, иногда и больше. Кроме того, можно и сейчас найти оголенные участки (до нескольких квадратных метров) обожженного мха. Такие участки имеются, например, на Центральном торфянике вблизи от Кобаёвого острова и буквально в двух шагах от Куликовской тропы в южной части Центрального торфяника.
Как объяснить противоречие между описаниями Кулика и следами пожара на торфяниках, видимыми и по сей день, непонятно. Если верить описаниям Кулика, то мы вынуждены будем сделать тот вывод, что встречающиеся по сей день следы пожара на торфяниках не имеют отношения к Тунгусской катастрофе, а являются следом более ранних, докатастрофных пожаров. Возможно и другое объяснение - за время между катастрофой и первыми экспедициями Кулика прошло достаточно большое время, чтобы возобновился рост мхов на болотах и торфяниках. Против этого, однако, говорят наблюдения автора за восстановлением торфяников, горевших 20-30 лет назад, - горелые участки хорошо просматриваются, и ошибиться в диагнозе практически невозможно. Кроме того, детальное исследование пожарных повреждений на отдельных островах Южного болота, выполненное в работе (Плеханов и др., 1995; Чтения ...), доказывает прогорание торфяников с уничтожением (прогоранием) корней деревьев при полном отсутствии следов других пожаров как до, так и после катастрофы.
Все изложенное вынуждает нас сделать вывод о неверном описании Куликом следов пожара на торфяниках.
Уничтожение кустарников
Из всего опубликованного материала нам известны одно замечание Кулика о гибели кустарников (Кулик, 1976) и ссылка Львова (1963) на устное сообщение Шумиловой о том, что кустарник обгорал с образованием «птичьего коготка» (см. ниже).
Уничтожение лиственного и темнохвойного древостоя
Красочные описания гибели леса оставлены Куликом (1976) и Криновым (1949). Все послевоенные исследователи пожара подтверждают картину, описанную ими, - практически полное уничтожение слабых в пожароустойчивом отношении пород деревьев (лиственный и темнохвойный древостой) наблюдается на расстояниях до 10-15 км от центра.
Исследователи отмечают, что:
береза, за исключением единиц у подножия Вюльфинга, уничтожена полностью (Кулик, 1976); осина и сосна уничтожены полностью, исключения - единицы (Кулик, 1976); крупная ель и кедр встречается крайне редко в уцелевших рощах (Кулик, 1976); имеются отдельные уцелевшие кедры в непосредственной близости от эпицентра (Зенкин и др., 1963);
Горение докатастрофного валежа
Общее описание докатастрофного валежа и степени его повреждения огнем находим у Курбатского (1964). Он отмечает, что «примерно 25 % деревьев, относимых к поколению, сформированному около 200 лет до катастрофы, стоят со сломанными вершинами, большинство же их (остальные 75%) вывалены и сильно сгнили. Лежащие на земле деревья этого поколения обгорели с боков и преимущественно в тех местах, где больше подгнили». Исследовав эти стволы, Курбатский пришел к выводу, что в сороковых годах прошлого столетия здесь имели место пожары, приведшие к гибели древостоя, после которых сформировался молодой 70-летний лес. Таким образом, к моменту катастрофы лес был достаточно сильно захламлен докатастрофным валежом.
Специальной работы, посвященной картированию данного типа поражений, не проводилось ввиду сложности поиска и идентификации докатастрофного валежа. Автором была изучена только возможность такого исследования. Идентифицировать докатастрофный валеж можно, используя явный след Тунгусской катастрофы, - направленный вывал леса. Поскольку докатастрофный валеж не имеет определенной направленности, то деревья, лежащие под направленным вывалом и с другой ориентацией повала, мы с большой степенью вероятности можем отнести к докатастрофному валежу. Такие деревья в небольшом количестве были обнаружены, все они имели обгорелый ствол, причем более всего обгорала верхняя сторона ствола, а сторона, прижатая к земле, часто не имела следов выгорания и даже сохраняла остатки трухлявой коры. По-видимому, это можно объяснить слабым низовым пожаром, при котором сгорала только сухая древесина, а на сжигание сырой древесины энергии не хватало.
Поиск таких повреждений оказался сильно затруднен ввиду того, что за время, прошедшее с момента катастрофы, упавшие стволы деревьев сильно заросли мхами и кустарничками, так что не видно, какой ствол лежит сверху, а какой снизу, и приходится предварительно оголять стволы от растительности.
Было бы крайне желательно провести, пока это еще возможно, картирование этого типа повреждений, поскольку он дает ответ на вопрос об интенсивности низового катастрофного пожара. Особенно это актуально для районов, где все деревья были уничтожены в катастрофу.
Горение докатастрофного сухостоя и его валежа 1908 г.
Докатастрофные сухостойные деревья были частично повалены взрывной волной ТМ, частично сломаны ею и частично остались на корню. После прохождения ударной волны они подверглись действию пожара. Оставшийся на корню сухостой в той или иной степени прогорал при пожаре, а в последующие годы валился на землю, часто ломаясь в месте наибольшего прогорания ствола.
Идентифицировать цельное (не сломанное) докатастрофное сухостойное дерево, поваленное в момент катастрофы, можно по его направлению повала и переплетению с поваленными живыми в 1908 г. деревьями. Переломленное докатастрофное сухостойное дерево хорошо идентифицируется по обгоревшему пню и отброшенной на несколько метров от пня верхней части ствола. Направление повала ствола совпадает с направлением вываленных в катастрофу деревьев. Сам поваленный ствол обычно хорошо обуглен со всех сторон, а чаще почти полностью выгорел. Случалось, что мы не могли найти остатков поваленной части дерева, что означает, по-видимому, его полное сгорание при пожаре. Курбатский использовал другой критерий - вываленное в 1908 г. сухостойное дерево он определял по направлению повала и отсутствию земляного вала у корня (живые деревья при вывале обязательно поднимали на корнях землю, которая впоследствии и образовывала вал, а у мертвых деревьев ввиду отмирания и отгнивания корней этого не происходило).
Идентифицировать оставшееся на корню докатастрофное сухостойное дерево достаточно просто, если в месте его расположения не было пожаров после 1908 г. Такие деревья всегда в большей или меньшей степени обуглены, часто они имеют выгоревшие дупла или выгоревшую сердцевину.
Идентифицировать поваленное после катастрофы сухостойное в 1908 г. дерево также достаточно просто: обломанная часть лежит поверх катастрофного вывала, расположена всегда рядом с пнем, направление повала -произвольное. Такие стволы хорошо сохранились до настоящего времени и почти не заросли растительностью.
Как отмечает Кулик, количество таких обгоревших стволов деревьев невелико и соответствует обычному количеству сухостоя в нормальной тайге (Кулик, 1976). Степень обугленности стоящего на корню докатастрофного сухостоя обычно соответствует пожарам слабой интенсивности, однако определять интенсивность пожара по этому типу поражений рискованно, поскольку горение сухого дерева - процесс самоподдерживающийся и сильное выгорание ствола возможно даже при очень слабом пожаре. Тем не менее при достаточно серьезной проработке методики можно оценивать некоторые параметры пожара по повреждениям этого типа (например, длительность и механизм затухания пожара).
Что касается замечания Кринова о легкой обугленности столбов лабаза, обнаруженного им на Кобаёвом острове, то в его же книге есть упоминание о том, что лабаз этот поставлен одним из эвенков - участником Куликовской экспедиции - «года за два» до катастрофы. Хорошо известно, что для установки лабазов эвенки всегда использовали сырую древесину, поскольку время гниения такого материала много больше, чем у сухих стволов. А два года - это слишком малый срок, чтобы ствол, вкопанный в землю, успел высохнуть. Скорее всего, высохла только открытая поверхность столбов, которая и подгорела при пожаре в 1908 г.
Изучению повреждений докатастрофных деревьев в какой-то степени посвящена работа группы московских школьников под руководством Ромейко (Расторгуева, Ромейко и др., 1999). Ими описаны термические повреждения на докатастрофном сухостое и измерен процент деревьев, имеющих следы «морозобоя» и «вертикальных трещин». Ромейко выделяет в особый тип поражения раковистое выгорание ствола, что вряд ли обоснованно, поскольку такие повреждения хорошо известны лесоводам и пирологам, встречаются на пожарах повсеместно и связаны с выгоранием участков ствола, пораженных раком.
Опадение коры сухостойных и живых в момент катастрофы деревьев
Описание опаления коры встречаются только у первых исследователей ТМ - Кулика и Кринова, причем описания Кринова совпадают с описаниями Кулика. В современной пирологии для этого типа повреждения применяется термин «нагар». Высота нагара хорошо коррелирует с высотой пламени и, наряду с подсущинами, является индикатором силы пожара. Имеется также взаимосвязь между высотой нагара и процентом отпада деревьев после пожара.
Кулик полагал, что опадение коры деревьев (он называл такой тип повреждения «ожогом») связано с воздействием раскаленных газов от ТМ, т.е. воздействие на лес происходило сверху. Ю. Л. Кандыба (1998) приводит дневниковые записи Кулика, согласно которым им отмечались случаи опаления коры только сверху: «Стволы обычно несут следы более или менее равномерного ожога, который, однако, не всегда наблюдается в нижней части стволов». В другом же случае Кулик (1976) отмечает, что только «в некоторых случаях» деревья опалены «от вершины до корневой системы включительно». Означает ли это, что в других случаях деревья были опалены только сверху или только снизу - не ясно (хотя по порядку перечисления - от вершины к корню - можно предположить обязательное опаление вершины и необязательное опаление нижней части ствола).
Особенностями данного типа повреждения по Кулику и Кринову являются:
1) сплошность и однородность - на горах, в долинах, на изолированных водой участках суши, на отдельно стоящих среди болота деревьях, на берегах рек, отделенных друг от друга широкими плесами;
2) в некоторых случаях деревья опалены снизу доверху, в некоторых случаях - только сверху.
Параметры опаления коры деревьев принципиально влияют на физику взрыва ТМ. Если имелись случаи опаления вершин без опаления нижней части ствола дерева - это одна физика взрыва, предполагающая достижение поверхности земли горячими газами от взрыва ТМ. Если же опаление коры происходило снизу, от пожара, то это совсем другая физика взрыва, при которой достижение поверхности земли горячими газами от взрыва ТМ не обязательно, и нужно найти только причину возникновения пожара.
К сожалению, детальных измерений этого типа повреждения Кулик и Кринов не проводили (только несколько оценок высоты нагара), в настоящее же время на мертвых деревьях в большинстве случаев кора облетела, а на живых деревьях кора 1908 г., по-видимому, значительно отшелушилась. Нам, во всяком случае, не удалось найти обгоревшей или опаленной коры на живых докатастрофных деревьях на значительной высоте ствола, как это описано у Кулика. С другой стороны, все наши попытки найти не опаленное снизу дерево в области пожара 1908 г. окончились неудачей. Таким образом, наши результаты принципиально не совпадают с картиной, описанной Куликом.
Добавим к этому и описание Вронского отдельно стоящих лиственниц в болотах (Вронский, 1968). Им особо отмечается, что на отдельно стоящих в болоте деревьях никаких следов опаления коры и сучков не обнаружено, т.е. результаты Вронского также принципиально не совпадают с описанием Кулика.
Курбатский отмечает, что до катастрофы прицентральная зона представляла собой бывшую гарь, оставшуюся от прохождения сильного верхового пожара примерно за 70 лет до катастрофы, с молодыми насаждениями примерно 50-70-летнего возраста. При взрыве часть погибших деревьев была вывалена, а часть их осталась на корню и обгорела в пожаре 1908 г. Кулик, наблюдая ожог на мертвых деревьях, видел, по мнению Курбатского, следы старого верхового пожара, а не пожара 1908 г. (Курбатский, 1964).
Несветайло (1984) специально обследовал стояки в районе падения и методами дендрохронологии определил дату гибели деревьев. Из 30 исследованных образцов удалось точно определить дату гибели у 26 деревьев, 24 из которых погибли в 1908 г., т.е. 92% стояков - это лес, погибший в 1908 г. Таким образом, мнение Курбатского следует считать неверным.
Вопрос о параметрах опаления коры (высота, направленность, интенсивность) пока остается неясным. Мы отдаем предпочтение результатам собственных исследований, показывающим отсутствие факта опаления вершины без опаления нижней части ствола дерева.
К установленным фактам можно отнести следующие:
опаление коры происходило во время пожара 1908 г.;
опаление коры до больших высот отсутствует в местах слабого низового пожара;
опаление коры со стороны центра взрыва сильнее, чем с обратной (Кандыба, 1988);
не обнаружено случаев опаления коры сверху без опаления коры снизу.
Гибель в пожаре живых деревьев
Ударная волна от взрыва ТМ отнюдь не повалила все деревья в тайге в зоне вывала, огромное количество деревьев осталось на корню. Если бы не было катастрофного пожара, то большинство деревьев восстановило бы свою крону, и мы наблюдали бы старый живой лес повсюду вблизи эпицентра. Однако в непосредственной близости от центра катастрофы остались живыми только небольшие рощи и отдельные деревья, и только на расстояниях 10-15 км начинают встречаться пережившие катастрофу лесные массивы, еще далее вывал леса приобретает пятнистый характер (Плеханов, 1963; Фаст, 1967).
Процент оставшихся на корню деревьев от эпицентра к периферии сначала падает, а затем растет. Механизм этого эффекта известен и описан (Маслов, 1963). Однако если рассчитать процент выживших после катастрофы деревьев, то окажется, что в центре он близок к нулю, а с удалением от центра растет до 100%. Для нас важным является здесь практически полная гибель древостоя в центральной части, которую связывают с действием пожара (Курбатский, 1964).
Лиственный и темнохвойный древостой, наименее устойчивый к пожару, погиб, по-видимому, полностью, следов его не осталось, и мы не будем его рассматривать. Светлохвойные деревья (лиственница, сосна) более устойчивы к воздействию пожара и сохранились в небольшом количестве, некоторые из них несут на себе следы воздействия ударной волны и пожара. Изучением гибели в катастрофном пожаре древостоя в рамках решения своих задач занимались многие исследователи. Мы приведем здесь основные факты, касающиеся гибели деревьев, обнаруженные исследователями:
в прицентральной части, на расстояниях до 4-6 км от эпицентра прослеживается массовая гибель устоявших на корню деревьев (лиственница, сосна, кедр), в том числе в зоне хаотического повала леса (все исследователи). Здесь прослеживаются значительные огневые повреждения докатастрофного сухостоя (вплоть до прогорания всего ствола), кора на живых в 1908 г. деревьях имеет следы нагара до значительных высот (5-10 м), а повреждения типа «птичий коготок» (см. ниже) встречается на высотах до 20 м (Несветайло, 1986);
многие деревья в зоне вывала лишились своих крон от действия ударной волны, однако массовое выживание таких деревьев наблюдается только за пределами некоторого района, приуроченного к центральной части района катастрофы. В центральной же части погибли практически все такие деревья, выживали либо отдельно стоящие (Флоренский и др., 1960), либо очень крупные деревья; имеется некоторое количество рощ лиственниц, расположенных в низких или защищенных от действия ударной волны местах (Кулик, 1976), и по крайней мере одна роща, имеющая в составе лиственницы, ель и кедр (под г. Вюльфинг). В таких местах деревья либо вовсе не теряли крон, либо потеря была минимальной. Следов пожара 1908 г. здесь либо вовсе нет (роща под г. Вюльфинг), либо имеются следы низового пожара разной интенсивности;
тонкомерные в 1908 г. деревья (лиственница, возможно сосна) выживали в прицентральной части небольшими рощами вне всякой зависимости от защищенности от действия ударной волны, в таких местах прослеживается только низовой пожар 1908 г. слабой (редко средней) интенсивности. За пределами же некоторой центральной части выживание тонкомера было массовым, несмотря на явные следы низового пожара 1908 г. интенсивностью вплоть до сильного.
Эти особенности позволяют сделать вывод, что в прицентральной части района катастрофы действовали особые механизмы горения, не характерные для низового пожара. При обычном низовом пожаре доля погибших деревьев (отпад) зависит от типа леса, толщины деревьев и интенсивности пожара (Валендик и др., 1979). Так, например, для лиственниц толщиной 20 см даже сильные низовые пожары приводят к гибели не более 90% деревьев, а для лиственниц толщиной более 40 см доля отпада всегда ниже 50%. В нашем же случае в некоторой прицентральной части произошла массовая гибель лиственниц всех диаметров с долей отпада 100%. С другой стороны, локальное выживание рощ тонкомерных деревьев указывает на некий фактор, отменяющий общее правило гибели всех деревьев. Попытка идентифицировать такой фактор будет сделана ниже.
Отмирание вершины живого дерева
Специальной работы, посвященной изучению этого типа повреждения не опубликовано. У Кулика (1976) имеются только упоминания о нем. В работе (Зенкин, Ильин, 1963) имеется более детальное описание, авторы отмечают, что отмирание вершины произошло в 1908 г. или несколькими годами позже, повреждения этого типа встречаются на лиственницах очень часто. Под отмершей вершиной часто наблюдаются повреждения в виде «щелей с засмоленностью», которые имеют заметную ориентацию к центру катастрофы. На рис. 3,а показан общий вид такого поражения. «Щели с засмоленностью» по виду аналогичны пожарным подсушинам, но как бы перевернутым. В ходе полевых работ КСЭ в 1980-1990 гг. было заложено несколько площадок для изучения этого типа повреждений, однако материала пока слишком мало для его обобщения. Отметим только, что:
повреждения этого типа встречаются повсеместно до 15 км от эпицентра (возможно, и дальше);
на периферии высота деревьев, имеющих такое поражение, ниже, чем прицентральной части, однако вывод этот сугубо предварительный, отнести его к твердо установленным фактам пока нельзя;
-отмирание вершины далеко не всегда сопровождается «пожарной подсушиной» под ней;
-фиксируется направленность «пожарных подсушин» в сторону эпицентра катастрофы;
- зафиксированы многоразовые отмирания вершин, каждый раз отмирала более низко расположенная живая часть дерева (рис. 3-6).
Механизм образования этого типа поражения не до конца ясен. Наряду с тепловыми механизмами можно предполагать их образование в результате действия ударной волны. Например, при выпрямлении дерева после воздействия ударной волны срабатывает «эффект хлыста», приводящий к сильным механическим перенапряжениям и, как следствие, отмиранию вершины. Такой механизм в принципе может сработать для гибкого тонкомерного дерева, однако данные полевых работ убеждают нас в том, что отмирание вершин характерно не только для тонкомерных деревьев, но и для гигантских исполинов, у которых такой механизм невозможен. С другой стороны, авторы наблюдали отмирание вершин у деревьев, расположенных в зоне очень слабого пожара (выживали тонкомерные деревья до 3-4 см в диаметре), так что приписывать отмирание вершины действию обычного низового пожара тоже было бы неправильно. Гипотеза же отмирания вершины от перегрева излучением ТМ не проходит по физическим параметрам - если энергии излучения было достаточно для прогрева вершинки толщиной 3-5 см на расстоянии 15 км, то в центре не должно было остаться ни одного живого дерева [данные полевых работ 1980 года].
Предположение об отмирании вершины вследствие истощения (болезни) дерева вроде бы подтверждается фактом многократного отмирания вершины, но при этом непонятным остается наличие «пожарных подсушин» на вершинах и их направленность на центр катастрофы.
 |
 | |
|
Рис. 2. Мультипликация развития поражения типа «лучистый ожог». |
Рис. 3. Разные типы термических поражений: а - отмирание вершины; б - многократное отмирание вершины; в - «птичий коготок»; г - отмирание конца ветви, «лучистый ожог» и схема обогрева ветви набегающим потоком; е - пожарная подсушина; ж - нехарактерная пожарная подсушина. |
Представляется наиболее вероятным следующее объяснение возникновения поражений этого типа. При катастрофном пожаре произошел прогрев воздуха до температуры более 60 °С на большую высоту (выше дерева). Направленный ток прогретого воздуха вызвал перегрев ствола и отмирание камбия под тонкой корой вершины дерева. Максимальный нагрев ствола должен был наблюдаться с тыльной стороны набегающего потока воздуха, что привело, в ряде случаев, к образованию «пожарной подсушины», направленной к центру. Впоследствии, если дерево заболевало, происходило повторное отмирание вершины, но уже без образования «пожарной подсушины».
Работу по изучению этого типа повреждений, по нашему мнению, следует продолжить.
Образование поражения типа «птичий коготок»
Первые качественные описания этого типа повреждений приводит Кулик (1976), более подробные сведения с рисунком приведены в работе Кринова (1949). Поражения типа «птичий коготок» - это обугливание конца сучка обломанной ветви. Часто (но не всегда) конец сучка выгорает больше снизу, чем сверху, из-за чего его внешний вид напоминает коготок - отсюда и название (рис. 3,в). Кулик считает, что такие повреждения «наблюдаются всюду на центральной части бурелома радиусом приблизительно 15 км», а причиной их возникновения полагает воздействие раскаленных газов от взрыва ТМ. Кулик описывает повреждения как «комбинацию излома по живой древесине с одновременным, в общем равномерным, ожогом всего дерева и ожогом излома — обязательно».
Основываясь на описаниях этого поражения, данных Куликом и Криновым, Соляник предложил другой механизм образования «птичьего коготка» - электрический разряд, возникающий при пролете метеорита (Соляник, 1980).
Специальному изучению этого типа поражения посвящена работа Несветайло (1986). Тщательно проведенные им измерения позволили установить, что:
ожог торцов обломанных ветвей наблюдается тогда и только тогда, когда обломанная ветвь в 1908 г. была мертвой. Иначе говоря, повреждение типа «птичий коготок» имеется только на сухих в 1908 г. сучках;
ожог торцов ветвей образовался не позднее 1908 г., самое вероятное время - момент катастрофы;
ожог образовался от действия теплового потока, направленного снизу, а не сверху;
установлена локальная пятнистость образования «птичьего коготка» - характерные расстояния (есть повреждение - нет повреждения) могут составлять 30-50 м, причем повреждение встречается только в местах, где в 1908 г. имелся более или менее густой лес;
на изолированно стоящих деревьях (Курумниках, болотах) это повреждение встречается на высоте, соответствующей высоте пламени слабого или среднего по интенсивности низового пожара;
низкая высота поражений наблюдается там, где в 1908 г. имелись разреженные древостой, а также в сохранившихся рощах;
большая высота поражений наблюдается только в местах, где в 1908 г. произрастали сомкнутые древостой. По мнению Несветайло, механизм образования таких поражений следующий: хвоя вываленного живого леса и оборванной кроны деревьев воспламенилась от очагов первичного воспламенения на земле и дала мощный, но кратковременный тепловой поток вверх, который и зажег торцы обломанных ветвей. Несветайло ничего не пишет о наличии или отсутствии преимущественной ориентации обгоревших сучков, но в личной беседе с автором подтвердил отсутствие какого-либо выделенного направления вокруг ствола по степени поврежденности или частоте встречаемости, что и позволило ему предложить вышеописанный механизм. Такой механизм, по его мнению, был бы невозможен, если бы повреждения были как-либо ориентированы. Таким образом, к вышеперечисленным фактам следует добавить:
отсутствие какой-либо ориентации или преимущественного направления в расположении повреждения типа «птичьего коготка».
Ответа на вопрос - почему загорались торцы, а не сучки целиком, работа Несветайло не содержит. Можно предложить следующие объяснения этому факту: во-первых, на свежем изломе отсохшей ветви самой сухой будет центральная ее часть как наиболее защищенная от ночной и утренней сырости; во-вторых, наиболее смолистой также окажется сердцевина, поскольку с поверхностных слоев отмершей ветви смолистые вещества много лет выветривались под действием атмосферных агентов. Таким образом, наиболее оптимальные условия для горения сучка после слома ветви образуются на его торце. Вогнутость поражения и частое образование не горевшего козырька над поражением говорит, по-видимому, в пользу того, что сучки в момент катастрофы были с поверхности несколько сыроватыми, причем более сырыми сверху, чем снизу. Отсюда можно предполагать либо выпадение слабого дождя, либо, что более обычно для времени и места катастрофы, оседание утреннего тумана и обильной росы непосредственно перед падением ТМ.
Обратим внимание на несоответствие гипотез Кулика и Соляника фактическому материалу, собранному Несветайло. Против гипотезы Кулика говорят факты отсутствия «птичьего коготка» на вершинах деревьев при наличии таковых в нижней и средней частях деревьев, а также «пятнистость» областей повреждений по территории. Против гипотезы Соляника говорит специфичность повреждения ~ горела только центральная, сухая часть сучка, тогда как при электрическом разряде следовало бы ожидать большего повреждения живой (или сырой) древесины вследствие ее большей электропроводности.
Было бы интересно провести измерения параметров «птичьего коготка» на всей площади огневых и термических повреждений 1908 г.
Отмирание концов живых ветвей деревьев
Отмирание концов живых ветвей отмечено при изучении поражений типа «лучистый ожог» и почти всегда его сопровождает (Зенкин, Ильин, 1963). Природа этого повреждения, как и повреждения типа отмирания вершины, неясна. Интересным представляется то обстоятельство, что автор наблюдал отмирание вершин толщиной до 3 см на невысоких деревьях (до 5 м в высоту) в районах, где отмечаются слабое отмирание концов живых ветвей и слабый «лучистыйожог». К установленным фактам можно отнести:
при прослеживании повреждения от конца ветви его форма изменяется от кругового до секторного, причем ширина сектора повреждения всегда достаточно велика -100-140°;
переход от кругового повреждения к секторному происходит скачком, на очень маленьком отрезке ветви длиной до 3-4 см;
повреждение никогда не заканчивается узким сектором повреждения, как этого можно было бы ожидать, если бы повреждение было вызвано световым потоком (рис. 3,г). наряду с отмиранием тонких концов (2-3 мм в диаметре) высоко расположенных ветвей наблюдается отмирание вершин невысоких деревьев с диаметром в месте поражения до 3 см. -1 it
Рис. 4. Объяснение «нижнего» ожога сторонниками гипотезы лучевого нагрева ветвей
Рис. 5. Карта-схема «рыхлого кольца»: 1 - граница вывала; 2 - граница «угнетенных колец»; 3 - граница «рыхлого кольца»; 4 - площадки с «рыхлым кольцом»; 5 - площадки с «угнетенными кольцами»; 6 - площадки без повреждений
Специальным изучением этого типа повреждений никто не занимался, вся информация по нему получена в ходе работ по повреждению типа «лучистыйожог» и при изучении пожарных подсушин. Образование поражения типа «лучистый ожог» Под поражением типа «лучистый ожог» понимают ленточное поражение ветвей лиственниц, имеющее на поперечном срезе специфический вид (рис. 1, д). Считается доказанным, что образование этого типа повреждений связано с отмиранием камбия на верхней стороне ветви вследствие теплового ожога (Журавлев И.И., 1967). Изучению этого поражения посвящен ряд работ (Ильин и др., 1967; Львов,Васильев, 1976; Разин, 1975), выявивших следующие факты:
поражения обнаруживаются в основном на относительно молодых деревьях, возраст которых в момент катастрофы составлял 100-150 лет (или во втором ярусе леса); «лучистому ожогу» обычно сопутствует отмирание конца ветви, однако иногда, чаще к границе ожога, наблюдаются случаи «лучистого ожога» без отмирания конца ветви;
длина поражения от конца ветви обычно 5-50 см, поражение может быть как сплошным, так и прерывистым;
поражения имеют выраженную ориентацию, во-первых, располагаются в большинстве случаев сверху, во-вторых, смотрят в одну сторону от лиственницы (при большом разбросе) на некоторый центр, отождествляемый большинством исследователей с областью излучения, образованной в результате взрыва ТМ (Ильин и др., 1967; Львов и др., 1976);
область встречаемости поражений имеет вытянутую форму - на С - 8 км, СЗ - 7 км, 3 - 6 км, ЮЗ - 6 км, Ю - 6 км, ЮВ - 9 км, ВЮВ -14 км, В - 15 км, СВ - 13 км;
степень интенсивности поражения, оцененная по диаметру пораженной ветви, наиболее велика в центральной области поражений, в пределах окружности 2,5-3 км от особой точки;
на расстояниях более 3 км от особой точки сильный ожог несут только отдельные деревья в северном, западном и южном секторе, в массе же своей ожог слабый - диаметр пораженных ветвей до 5 мм, в восточном направлении ожог очень слабый - отмирали концы ветвей до 3 мм в диаметре; повреждения несут только часть ветвей дерева, причем в восточной части области поражений число пораженных ветвей падает до 5%; в некоторых случаях поражение ориентировано вниз или в сторону, противоположную направлению на предполагаемый центр излучения;
в некоторых случаях поражение идет вдоль ветви по спирали;
при низовых пожарах на низко расположенных ветвях образуются аналогичные повреждения, но с направлением повреждения вниз.
Иногда в литературе упоминается о том, что якобы обнаружены повреждения типа «лучистый ожог», образованные в годы, близкие к 1908. Следует отметить, что эта информация получена при просчете годичных колец в полевых условиях, контрольные же проверки в лабораторных условиях (с высушиванием спила, шлифовкой, просмотром под микроскопом) всегда давали год образования повреждения - 1908-й.
Предполагая причиной образования повреждения световое излучение от взрыва ТМ и применяя некоторые модели нагрева ветви, можно по геометрическим параметрам повреждений рассчитать те или иные параметры светящейся области, образовавшейся при взрыве ТМ (Воробьев, Демин, 1976; Разин,Фаст, 1975). Вопрос о механизме образования данного повреждения, таким образом, оказывался непосредственно связанным с физикой взрыва ТМ вплоть до определения процента энергии, выделившейся в виде светового излучения, и выбора подходящего объекта с такой долей выхода световой энергии (ядерный взрыв) (Журавлев В.К., 1967).
Ряд исследователей не согласны с гипотезой светового ожога. Так, Шнитке в переписке отмечает, что «... есть целый ряд обстоятельств, которые гипотеза лучистого ожога объяснить не может:
1) иногда поражение по длине ветви «крутится» по спирали. Лучистый ожог может быть расположен только по образующей, но не по спирали, а вот трещина коры при механическом воздействии вполне может дать такую картину;
2) почему так мал процент обожженных веток среди уцелевших до настоящего времени? Ведь, как правило, живые старые ветви имеются уже на приличной высоте, часто 15-20 м, где затененность очень мала, особенно концов ветвей. А «обожжены» далеко не все, часто всего 1 -2 на дерево, хотя молодые концы с тонкой корой почти у всех веток в одинаковом положении...;
3) ...самый сильный аргумент в пользу действия ударной волны, а не лучевого ожога - это форма границ поражения, которая в уменьшенном масштабе повторяет «бабочку» вывала. Световой ожог этого никак объяснить не может». В этом же письме Шнитке отмечает, что в центре «есть деревья, отстоящие буквально в нескольких метрах от деревьев с поражением, и не имеющие ни одного (хотя старые ветви и сохранились). А это невозможно объяснить никакой экранировкой...» (Шнитке, 1968).
Сторонники «световой» гипотезы образования этого типа повреждения не придают решающего значения фактам обратного направления повреждений относительно направления на предполагаемую светящуюся область. Они полагают, что обратные направления - результат изменения пространственного положения пораженного участка ветви (Воробьев, Ильин, Шкута, 1967). Ими было предложено два механизма изменения направления повреждения.
Во-первых - пораженный участок ветви мог - изменить пространственную ориентацию за счет изгиба ветви книзу при ее естественном росте (рис. 4,а). В этом случае, поражение, образованное световым излучением, окажется с течением времени направленным вниз (полевые измерения зависимости наклона ветви от возраста, проведенные авторами, подтверждают изменение наклона участков ветвей вплоть до 90°). Во-вторых, при росте ветви в силу каких-то причин возможно ее вращение, вследствие чего поражение также окажется направленным вниз или в сторону. Возможные причины вращения -рост ветви за счет бокового побега при отмирании конца ветви, затененность, механическое повреждение и т.п.
Противники гипотезы светового ожога обращают внимание на несоответствие фактическому материалу как механизма изгиба ветви, так и механизма вращения ветви. В самом деле, механизмом изгиба; можно объяснить изменение направления для ветвей, имеющих азимут проекции, слабо ; отличающийся от направления на эпицентр (рис.4,а). Если же проекция ветви имеет азимут противоположный направлению на эпицентр, то в этом случае никаким изгибом (даже более 90°) «НИЖНИЙ ожог» объяснить не удается (рис. 4,6).
Рис. 6. Карта-схема пожара: 1 -граница вывала; 2 - граница катастрофного пожара по Абрамову; 3 - граница катастрофного пожара по Фуряеву
Объяснение обратного направления ожога вращением ветви также не согласуется с фактическим материалом. Согласно не опубликованному пока, но доступному для исследователей каталогу повреждений, имеются обратные поражения, начинающиеся в 25 см от ствола и кончающиеся в 200 см от ствола на одной ветви. Если предполагать вращение ветви, то нам нужно будет объяснить, почему область вращения ограничена участком от ствола до 25 см, а вся остальная часть ветви вращению не подверглась. Имеются и более короткие участки - до 11 см от ствола, которые должны были подвергнуться вращению. Очевидно, что обеспечить вращение ветви на 180° на расстоянии всего 11 см от ствола без разрушения древесины ветви никак невозможно.
В любом случае под действием естественных причин (например, улучшение освещенности ветви) вращение ветви должно было ограничиться небольшим углом (до достижения оптимальной величины), а изгиб должен был прийтись на всю длину ветви и иметь нулевое значение у ствола и максимальное - где-то у конца ветви. Необходимого изменения пространственного положения поражения при этом не получается. Таким образом, наличие ожога ветвей снизу не позволяет принять световое излучение от взрыва ТМ как единственную причину образования поражения типа «лучистый ожог», если же действовали две или более причины, то необходимо выявить вклад каждой из них, чтобы не сделать ошибки при оценке параметров Тунгусского метеорита. Автором было предпринято детальное изучение особенностей параметров поражений на основе анализа небольшого количества сохранившихся образцов с этим типом поражений. Всего было изучено более десятка образцов с характерным рисунком поражения и около 400 образцов со «слабым» ожогом. Поскольку число образцов с «сильным» ожогом было невелико, найденные закономерности вряд ли следует распространять на весь собранный материал, тем не менее, полезно привести здесь основные результаты, полученные в ходе исследования.
Все поражения образуют непрерывный ряд, в начале которого помещается поражение, выраженное легким засмолением докатастрофных колец древесины по всей окружности ветви с усилением засмоления в некотором секторе. Внешне засмоление выглядит как потемнение древесины (см. рис. 1,6). Затем идет поражение, имеющее отслоение кольца 1909 г. от кольца 1908 г. (см. рис. 1 ,в). Иногда вместе с кольцом 1909 г. отслаивается часть кольца 1908 г., образованная осенней древесиной. Отслоение не могло быть вызвано усыханием древесины уже после изготовления спила, поскольку щель часто заполнена уже черной смолой, иногда встречаются в щели и грибковые поражения.
Иногда отслоение сопровождается расщепом отслоенной части кольца 1909 г. (см. рис. 1,г), в одном случае был зафиксирован разрыв нескольких послекатастрофных колец. При зарастании повреждения каллюсовые валики проникают в расщеп и увеличивают его до момента срастания между собой, образуя фигуру типа «усиков» (см. рис. 1 , д), причем бывает, что образуется только один «усик». Если срастание каллюсовых валиков происходит достаточно поздно, то происходит раскол древесины колец большей или меньшей величины. Чаще всего срастание каллюсовых валиков происходит очень поздно, и тогда поражение приобретает характерный вид классического «лучистого ожога». Почти на всех изученных нами спилах с классическим видом поражения длина кольца 1909 г. в точности соответствует длине кольца 1908 г., и только в одном случае четко просматривалось отмирание камбия в 1908 г, и постепенное, в течение 2 лет, затягивание раны с краев повреждения. К сожалению, определить, что это за спил, не удалось, маркировка стерлась от времени, нет даже уверенности, что это спил с ветви, а не со ствола тонкого дерева. Из этого можно сделать вывод, что при поражении типа «лучистый ожог» отмирание камбия происходило только на небольшой длине у самого конца ветви, а на месте большей части будущего поражения отмирания камбия не было. Поскольку здесь на всей окружности спила сформирована весенняя древесина 1909 г., то это автоматически означает, что на всей окружности спила имела место и осенняя древесина 1908 г. Можно предложить следующий механизм образования поражения. Молодые гибкие ветви лиственницы выдержали действие ударной волны и подверглись всестороннему нагреванию (засмоление ветви по всей окружности на спиле) в пожаре, причем с одной из сторон нагревание было более сильным (усиление засмоления древесины в некотором секторе). На концевых участках ветви нагревание было достаточно сильным для отмирания камбия. Каллюсовые валики, сформированные на конце живой части ветви, вошли в соприкосновение и стали разрывать древесину вдоль ветви (разрыв цельного кольца 1909 г. и более поздних лет). Поскольку из-за «рыхлого кольца» (см. ниже) наименее прочным оказалось кольцо 1908 г., то дальнейшее расщепление древесины ветви шло по поздней древесине кольца 1908 г. В месте расщепа вновь образующиеся в 1909 г. каллюсовые валики проникали в расщеп и, действуя друг против друга, разваливали трещину все шире и шире, пока раскалыванию не помешала какая-то причина, например сучок или веточка. Мультипликация всего процесса приведена на рис. 2. Таким образом, форма классического «лучистого ожога» с расколом древесины, сформированной после катастрофы, говорит о том, что величина измеряемого «сектора поражения» (Воробьев и др., 1967) никак не связана с интенсивностью светового потока, вызвавшего поражение, а является характеристикой механической прочности древесины, подвергшейся разрывающему действию каллюсовых валиков.
При таком механизме становится понятным существование поражений, расположенных по спирали - трещина шла по свилю ветви, и поражений с направлением обратным - на светящуюся область от взрыва ТМ - уже нет необходимости связывать направление повреждения с лучами, а следует его связывать с восходящими потоками горячего воздуха и пламени от пожара либо с комбинированным воздействием обоих факторов. В этом случае можно выделить лишь преимущественное направление, где будут образовываться поражения - с тыльной стороны от набегающего потока воздуха (Юдаев, 1973). Некоторые другие особенности «лучистого ожога», например отсутствие этого типа поражения на крупных (высоких) деревьях, пятнистость эффекта, небольшая высота ветвей, имеющих ожог, принадлежность деревьев, несущих поражение ко второму ярусу и т.п., с этой точки зрения выглядят вполне естественно и объяснимо. Т
ем не менее, вопрос о механизме возникновения поражения еще далеко не решен. Ю. А. Львов, для объяснения существования полного годичного кольца 1908 и 1909 гг. над поражением предлагал следующий механизм: камбий действительно отмирал по всей длине поражения, однако затягивание раны произошло сразу же после катастрофы в течение нескольких недель, поэтому мы и наблюдаем полные годичные кольца 1908 и 1909 гг. То обстоятельство, что в радиальном направлении после катастрофы образовалось 3—5 рядов клеток, а в поперечном - 200-300, можно объяснить естественными причинами - процессом заживления раны, который имеет существенно отличные характеристики от процесса обычного роста древесины. Иными словами, ранку затягивали клетки, имеющие иную структуру и скорость размножения, чем обычные клетки, формирующие тело ветви.
Самое сильное возражение против лучевого ожога высказал Курбатский. Он отмечает, что хвоя сосны, кедра и ели отмирает при нагреве до 60 °С в течение нескольких секунд. Если бы существовал световой поток, способный нагреть ветвь диаметром до 10 мм в диаметре на 60°, при которых отмирает камбий ветви, то хвоя деревьев нагрелась бы до более высокой температуры и все деревья погибли бы. В самом деле, толщина прогретой коры согласно данным (Ильин и др., 1967) составляет для ветви диаметром 10 мм 1,2 -1,8 мм, толщина же хвоинок не превышает 0,8 мм, а экранировки хвои нет или она не существенна. В такой ситуации живых кедров, елей и сосны в эпицентре быть не может, что противоречит наблюдениям - обнаруживаются как отдельно стоящие деревья (кедры) так и куртины леса (в том числе кедр, ель, сосна) почти в эпицентре, без видимых следов повреждений, значит, сильного светового ожога быть не могло.
Возможная причина образования поражения типа «лучистый ожог», учитывающая все накопленные факты, будет изложена ниже.
Образование пожарных подсушин на живых деревьях
Механизм образования пожарной подсушины (сухобочины) хорошо известен. При горении напочвенного покрова и валежа горячие газы под действием ветра набегают на дерево в квазиламинарном режиме. За счет оребрения, созданного корой дерева, вокруг него образуется воздушная подушка, препятствующая нагреву ствола набегающими газами. В тыльной стороне происходит изменение квазиламинарного обтекания на турбулентное, что обеспечивает большую теплоотдачу в этой области (рис. 1, д). Кроме того, горячие газы, образованные в результате горения напочвенного покрова и валежа в подветренной стороне, не относятся в сторону ветром, а поднимаются вдоль ствола дерева, обеспечивая сильный нагрев ствола с подветренной стороны. При достаточно интенсивном пожаре кора прогревается и камбий погибает в некотором секторе, а впоследствии рана затягивается каллюсовыми валиками со стороны живой древесины. Таким образом, по направлениям пожарных подсушин можно определять направление ветра во время пожара. Если на дереве имеется подсушина от более раннего пожара, то новое поражение образуется на месте старой подсушины, и его направление никак не связано с направление ветра.
Чем тоньше дерево, тем тоньше и защищающая его кора. При сильных пожарах выживают более крупные деревья, с толстой корой, при слабых - выживают и более тонкие деревья. По структуре отпада (процента погибших деревьев определенного диаметра от общего числа таких деревьев) можно судить об интенсивности пожара. Так, при сильных пожарах отпад тонкомерных деревьев составляет до 100%, при слабых - единицы процентов. При наиболее слабых (беглых) пожарах погибает или поражается, в основном, подрост, а на более толстых деревьях подсушины могут не образоваться вовсе.
Диаметр деревьев, несущих подсушины, хорошо характеризует степень интенсивности пожара, а высота подсушины коррелирует с высотой пламени и, косвенно, с интенсивностью пожара. Таким образом, пожарные подсушины являются хорошим объектом для диагностики давних пожаров, особенно для диагностики слабых и средних пожаров.
Изучение пожарных подсушин проводилось с 1960 г. при определении границ и особенностей пожара 1908 г. и изучения деревьев, переживших катастрофу (Зенкин и др., 1963; Фуряев, 1975; Бережной и др., 1964). Оценка возраста пожара в этих работах делалась на основании просчета возраста подсушин в полевых условиях, что, как показала практика, часто приводило к ошибкам.
Более детальное изучение пожарных подсушин проводится с 1982 г. (Абрамов и др., 2003). Съемкой была охвачена территория до 25-40 км от эпицентра, определения возраста пожаров проводились в лабораторных условиях с применением, в необходимых случаях, методов дендрохронологии.
За время исследований удалось установить следующие факты:
в центральной части пожара средние направления пожарных подсушин указывают на эпицентр;
высота подсушин в зоне пожара колеблется от 5-6 метров до нескольких десятков сантиметров, причем расстояния между площадками с высокими и низкими подсушинами может быть до 50-100 м;
подсушины встречаются на деревьях самых разных диаметров — от 2-3 до 60-80 см в момент катастрофы;
за пределами центральной части пожара направления пожарных подсушин 1908 г. указывают на преимущественное северное направление ветра (пожарные подсушины направлены преимущественно на юг) во время катастрофного пожара.
Образование нехарактерных пожарных подсушин
Иногда, очень редко, встречаются повреждения, напоминающие пожарные подсушины, но начинающиеся на некоторой высоте от поверхности земли. В ряде случаев кольца докатастрофного древесины имеют следы механического повреждения, такие повреждения возникают при обдире ствола падающим соседним деревом. Однако в ряде случаев механического повреждения древесины не заметно, а рядом с деревом отсутствуют следы упавших деревьев, могущих вызвать обдир.
С некоторой осторожностью такие повреждения можно отнести к термическим, однако необходимо объяснить механизм их возникновения. Характеризуется оно тем, что имеет все признаки пожарной подсушины, но начало ее находится на некоторой высоте от земли - от 40-50 см до полутора метров. Можно предположить следующий механизм образования этого поражения: пожар в данном месте распространялся не столько по земле, сколько по кронам вываленных деревьев, максимальные температуры в этом случае достигались на некоторой высоте, вызывая прогрев ствола с наветренной стороны, где и образовалось впоследствии поражение. По земле же шел низовой пожар слабой интенсивности, не способный образовать пожарную подсушину.
Ввиду редкости этого типа поражения (найдены единицы) не выявлено никаких закономерностей или взаимосвязей с другими поражениями.