Н.Г. Абрамов, Е.А. Аркаев, А.Г. Русских

 Исследование пожара 1908 года в районе падения Тунгусского метеорита

         Изучению пожара 1908 года в районе падения Тунгусского метеорита всегда уделялось особое внимание. Его необычность была отмечена первыми же исследователями Тунгусской проблемы [Кулик, 1976; Кринов, 1949]. Исследования, проводимые в этих и последующих работах о пожаре [Курбатский, 1964; Бережной, Драпкина, 1964; Фуряев, 1975, Васильев, 1973], можно отнести к решению следующих задач: отыскание причин возникновения пожара1908 г., вызванного Тунгусским падением, решение вопросов диагностики пожара, определения влияния на пожар растительности и рельефа района, и наоборот - нахождение последствий воздействия пожара на окружающую среду и, наконец, хронология самого пожара.

Целью настоящей работы является отработка и анализ результатов, полученных в ходе проведения полевых работе районе падения ТМ. Основой для получения данных о пожаре на исследуемой местности является методика пробных площадей, которая отрабатывалась в течение нескольких лет как в районе падения ТМ, так и на пробных площадках в лесах Томской области. В основе данной методики лежит измерение таких параметров пожара, как его граница, высота и направленность пожарных подсушин. Зная контур пожара и используя материалы о параметрах пожарных подсушин, можно судить о силе и типе пожара, тактических частях кромки (фронт, тыл. фланги), предположить место его возникновения, направление распространения, а следовательно, и ветер во время его горения [Цветков. 1976]. Мы полагаем также, что выяснение этих характеристик необходимо для понимания природы некоторых типов поражения растительности в районе падения. Вероятно, что диагностика пожара позволит лучше понять и вопросы, связанные с ускоренным приростом и треххвойностью сосны (как известно, в этих вопросах нет полной ясности [Курбатский, 1964; Бережной, Драпкина, 1964, Васильев. 1973; Журавлев, 1967; Некрасов, Емельянов, 1963]). По ходу рассмотрения данных вопросов мы затронем и другие аспекты падения Тунгусского метеорита.

Методика работ

 Граница пожара 1908 г. определялась посредством наземных маршрутов по результатам осмотра пробных площадей. Критерием принадлежности пробной площади области интересующего нас пожара избрали существование на ней деревьев с пожарными подсушинами 1908 г. Для констатации факта пожара на пробной площади первоначально делали осмотр деревьев, не привязываясь к размерам пробного участка. Если дерева с пожарной подсушиной 1908 г. найти не удавалось, то на площади порядка 1 га подрубали до 5 деревьев (лиственниц), равномерно расположенных. Если хотя бы на одном дереве обнаруживали пожарную подсушину восьмого года считали, что пожар на месте был, и дальнейшая работа на пробной площади прекращалась. Если из 5 деревьев достаточного возраста не было ни одного с пожарной подсушиной восьмого года, считали, что пожара на месте не было. Число 5 выбрано достаточным, исходя из опыта полевых работ в районе пожара 1908 г. Ограничение по породе вызвано желанием сделать площади равнозначными в смысле стойкости к огневым повреждениям. Выбор лиственницы обусловлен тем, что эта порода является наиболее распространенной для данного района. Исследования повреждений ветвей деревьев в районе падения Тунгусского метеорита также были проведены на лиственницах. Сходство пород делает работы удобными для сравнения.

Пробные площади осматривали, начиная от границы пожара, по В.Г. Бережному и Г.И. Драпкиной [1964], через 1-2 км, придерживаясь радиальных лучей из центра (г. Стойкович) к периферии района. При нахождении пустой точки (пробная площадь без пожара 1908 г.), отмечалась граница между этой точкой и последней точкой с пожаром. Последняя площадка, на которой пожар 1908 г. не был найден, подтверждалась дополнительными площадками на расстоянии 1-3 км от обнаруженной границы, в зависимости от рельефа местности. Если определенная граница совпадала с преградой для распространения пожара (река, болото), то обязательным был осмотр местности за препятствием. Затем делали переход на следующий радиальный луч. Если пожар находили - передвигались к периферии, если нет - к центру района.

Пробные площади располагались в местах, которые предположительно были "сухими" в 1908 г. Преимущественно это пологие склоны холмов. Деревья, диаметр которых более 40-50 см, не рассматривались, так как они были устойчивы к пожару и пожарные подсушины на них могли не образовываться.

         С деревьев с пожарными подсушинами 1908 г. из пограничных пробных площадей были взяты спилы для контрольного просчета в лабораторных условиях. Следует заметить, что эта работа достаточно трудоемка. Как известно, из-за различных причин годовые кольца на деревьях могут не образовываться, либо образовываться раздвоеными и расстроенными. Часто случается так, что пожарное и последующие (1-2 и более) годичных колец состоят из рыхлых волокнистых трахеид [Мелехов, 1948], в результате чего трудно отличить одно годичное кольцо от другого. Таким образом, при подсчете годичных колец возникает разброс в датировке пожарных подсушин (рис. 1). Эта причина "пропажи" годичных слоев является наиболее существенной и практически неисправимой. Поэтому мы к 1908 г. относили пожарные подсушины, возраст которых попадал в интервал от 1908 до 1913 г.

Рис. 1. Распределение пожарных подсушин по годам

 Основанием для работы по определению направлений распространения пожара послужил тот факт, что при горении в равнинных лесах на деревьях образуются подсушины с подветренной стороны [Мелехов 1947; Амосов. 1964; Софронов. Вакуров. 1981]. Следовательно, азимут пожарной подсушины указывает направление ветра в момент горения. Пол азимутом подсушины мы понимаем азимут вектора, проходящего через геометрический центр дерева и середину подсушины, направленного из глубины дерева наружу (см. рис. 2). 

Рис. 2. Срез дерева с пожарной подсушиной. Вид сверх; d- даметр дерева во время пожара, ф - сектор полсушины

          В качестве примера на рис. 3 мы приводим распределение частот азимутов подсушин на пробной площади № 30. Из этих данных видно, что наблюдается разброс азимута подсушин. Его можно объяснить изменением силы и направления ветра, неравномерностью распределения горючего материала по территории, неоднородностями густоты леса, толщины коры дерева и т.п.

 Рис. 3. Пример диаграммы розы наблюдений азимутов векторов пожарных подсушин

(на пробной площади № 30)

           Таким образом, по выборке деревьев с пробной площади можно судить о ветре на месте, а значит, и о направлении распространения огня на фронте пожара. Следует иметь в виду, что подсушины от предыдущих пожаров могли исказить картину в диаграмме направлений подсушин Известно, что если на дереве уже есть подсушина, то все последующие, наиболее вероятно, будут образовываться на том же месте (см., например: [Мелехов, I947]). Такие деревья, имеющие по 2-3 и более пожарных подсушин, встречаются достаточно часто. Кроме того, более поздние подсушины могут также исказить картину, т.к. их легко спутать с катастрофными. Таким образом, требовалось находить деревья, на которых имеется только одна подсушина1908 г. и именно по таким измерениям строить диаграмму векторов подсушин.

       Для этого на местности выбирали ровный (без заметных на глаз уклонов) участок площадью 75 х 75 м² (иногда порядка1 га). Для проверки года пожара на пробном участке делали предварительный осмотр, подрубали пять подсушин и вели подсчет годов образования подсушин. Обычно в качестве пробных деревьев выбирали представителей разных пород и ярусов леса. Если находили пожар только1908 г., то обмеряли все остальные деревья с пожарными подсушинами, не подрубая их. Кроме азимутов подсушин измеряли их высоту, диаметр деревьев на уровне1,3 м, высоту и азимут нагара, указывали породу деревьев (обычно это лиственница, реже - ель, кедр, береза), количество подсушин на дереве, у подрубленных деревьев измеряли их диаметр в1908 г. на высоте0,5 м. Если на площади были подсушины, которые легко отличались от катастрофных (следы либо "древних", либо 'молодых" пожаров), то работу продолжали. Если при подрубе находили пожарные подсушины, близкие к1908 г., работу па площади прекращали. На пробной площади обмеряли 50 деревьев. Первичная статистическая обработка направлений подсушин выполнена Л.А. Прокоповичем по методике [Мардиа, 1978]. Основная работа по контрольному определению возраста пожарных подсушин проведена И.В. Родиной, А.А. Прокоповичем, И.К. Дорошиным, Н.Г. Абрамовым, Е.А. Аркаевым.

 Результаты и их обсуждение

         Пробные участки и полученная граница пожара представлены на рис. 4. Известно, что контуры лесных пожаров имеют вытянутую по ветру форму с размерами кромки в районе фронта, значительно превышающими ее в тыловой части, более того, часто контур пожара сильно изрезан в его фронтальной части [Валендик, Матвеев, Софронов, 1979]. Поэтому, например, в работе [Фуряев, 1975] делалось предположение о том, что северо-восточный и юго-восточный выступы пожара являются следствиями распространения повальных верховых пожаров в этих направлениях. Однако наши исследования направлений пожарных подсушин, представленных на рис. 5, не подтвердили такого характера распространения пожара. Векторы в северной части контура пожара явно свидетельствуют о том, что здесь была тыловая часть кромки пожара и горение происходило при достаточно устойчивом северном ветре с возможными отклонениями на северо-запад и северо-восток. Пожар в этом направлении (на север) распространялся тылом, и, следовательно, северо-­восточный выступ пожара никак не может являться следствием распро­странения верхового пожара, как это трактуется в [Фуряев, 1975]. Следует отметить также, что западный ветер нашими измерениями не подтвердился. Следовательно, значительное уширение контура в восточном направлении не может быть объяснено распространением пожара в этом направлении.

Рис. 5. Усредненные направления пожарных подсушин 1908 г.

          Попытаемся определить тактические части кромки пожара (фронт, тыл и фланги) методом, использованным в [Цветков, 1976]. Суть метода - в сравнении высот подсушин у деревьев в различных частях кромки пожара. Самым высоким подсушинам соответствует фронт пожара, самым низким – тыл, подcушинам средних высот - фланги. Площадь пожара разбивалась на секторы по 30° из центра (г. Стойкович), данные с каждого сектора усреднялись. Из полученного распределения средних высот пожарных подсушин в зависимости от сектора трудно отдать предпочтение той или иной тактической части кромки. Правдоподобнее предположить горение достаточно одинаковой интенсивности на протяжении всей кромки пожара. Интересно отмстить, что при общей площади пожара порядка90000 га (по этому параметру его можно отнести к разряду крупных лесных пожаров [Валендик, Матвеев, Софронов, 1979]), пожар имел достаточно низкую интенсивность горения уже на расстоянии 5-7 км во всех направлениях сп центра пожара, поскольку при горении сохранились деревья малых диаметров 2-7 см (рис. 6). 

Рис. 6. Распределение диаметров (на высоте 0,5 м) деревьев, переживших катастрофу1908 г.

          Исходя из изложенного, быть может, правдоподобнее предположить, что участки, пройденные пожаром в режиме распространения, достаточно малы и контур пожара1908 г. близок к контуру очага первичного зажигания леса.

         При одновременном зажигании на большой территории горение должно было происходить при одном направлении ветра, причем при нерас­пространении пожара горение в районе кромки должно было быть одинаковой интенсивности. Это согласуется с нашими данными о средних направлениях пожарных подсушин в наиболее исследованной северной части пожара (направления подсушин в эпицентральной части требуют специального рассмотрения, материалов для которого собрано тока мало) и данными об интенсивности пожара в районе границы.

          Сравним границу пожара, полученную из данных настоящей работы, с расчетами зоны воспламенения [Коробейников с соавт., I983J в предпо­ложении, что источником возгорания служат сухие хвоя и листья, а также ягель (см. также: [Курбатскнй, 1975]). Для воспламенения этих объектов необходимо, чтобы на них воздействовало излучение интенсивностью 4 кал/см² в течение 2 с (рис. 7). Для воспламенения веток и хвои живых деревьев при той же продолжительности излучения необходимо 16 кал/см². 

Рис. 7. Изолинии теплового воздействия (4 и 16 кал/см2) на поверхность Земли в сравнении с контуром пожара1908 г. Азимут предполагаемой траектории полета ТМ выбран 99°, исходя из [Фаст с соавт., 1976]

  Рис. 8. Граница пожара1908 г. в сравнении с рельефом и гидросетью местности

             Замечателен тот факт, что граница пожара 1908 г. (рис. 8) лишь в некоторых местах совпадает с естественными преградами для его рас­пространения. В большинстве же случаев граница располагается без всякой связи с рельефом района и водными преградами. В северной части пожар тылом пересекает pp. Кимчу и Чеко, но останавливается на вершинах и склонах гор в районе оз. Чеко и р. Чеко. В юго-западной, южной частях пожар также остановился на вершинах и склонах холмов и так далее по всему периметру кромки. Причиной такой остановки пожара мог быть сильный дождь, но анализ показаний очевидцев падения Тунгусского тела [Васильев, Ковалевский, Разин, Эпиктетова, 1981] не подтверждает выпадения дождей в ближайшие к катас­трофе дни.

Важной особенностью пожара 1908 г. является тот факт, что горение происходило в условиях массового вывала леса. Для деревьев района характерна развитая поверхностная корневая система. При повале таких деревьев выворачивается и значительная часть почвы, нарушается целостность подстилки и мохового покрова, которые являются основными проводниками горения [Курбатский, 1970]. Ямы от вывороченных корней вполне могут быть до 3 м в диаметре. Используя материалы [Фаст, Бояркина, Бакланова, 1967] о вывале леса в районе падения, можно оценить плотность поваленных деревьев внутри контура пожара. В окрестности границы пожара это число порядка 350 деревьев на 0,25 га, то есть в среднем с участка 3 х 3 м² вываливалось одно дерево. В таком случае возможно, что вываленные деревья нарушили непрерывность мохового покрова и подстилки настолько, что пожар не распространялся - не было сплошного слоя проводников горения. Естественным образом была образована так называемая "минерализованная полоса", часто используемая при тушении крупных лесных пожаров. Хвоя на поваленных деревьях не могла способствовать распространению огня, поскольку она не является проводником горения и может сгорать лишь вместе с основными горючими материалами либо при сильных порывах ветра (верховой пожар) [Курбатский, 1970]. На отсутствие верхового пожара по поваленным деревьям указывают по крайней мере два факта: плотность повала деревьев была достаточна для того, чтобы выгорела более обширная часть вывала леса, и слабая интенсивность пожара на периферии.

           Представляет интерес указание Л .А. Кулика [ 1976] о том, что зона ожога леса распространяется на 15-20 км во всех направлениях от эпицентра. Это вполне согласуется с нашими результатами работ по определению границы пожара. Л.А. Кулик [1976] и Е.Л. Кринов [1949] указывают границу ожога более точно в двух направлениях. В южном направлении - правый берег р. Баранчук (р. Шахорма) и в восточном направлении - р. Укагитта (м.б. Укикиткон?), если двигаться вверх по течению р. Хушмо к району падения. Две этих привязки границы ожога совпадают с полученной нами границей пожара (см. рис. 4). Сведения об ожоге важны потому, что во время первых экспедиций следы его были много заметнее [Кулик, 1976; Кринов, 1949] и определить границу ожога не составляло труда. Возможно, что граница пожара 1908 года тесно связана с границей ожога, на которую указывали Л.А. Кулик и Е.Л. Кринов.

 Литература

          Амосов Г.А. Некоторые закономерности развития лесных низовых пожаров /'/ Возникновение лесных пожаров. М.: Наука, 1964. С. 152-183.

Бережной В.Г., Драпкина Г.И. Изучение аномального прироста леса в районе падения Тунгусского метеорита // Метеоритика. 1964. Вып. 24. С. 162-169.

Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Софронов М.А. Крупные лесные пожары. М.: Наука, 1979. С. 198.

Васильев Н.В. О влиянии пожара, вызванного падением Тунгусского метеорита на лес // Горение и пожары в лесу. Красноярск, 1973. С. 223-227.

Васильев Н.В., Ковалевский А.Ф., Разин С.А., Эпиктетова Л.Е. По­казания очевидцев Тунгусского падения. Томск: Деп. ВИНИТИ, №5350-81. 1981.304 с.

Журавлев И.И. О возможной причине повреждения ветвей листвен­ницы в районе падения Тунгусского метеорита // Проблема Тунгусского метеорита. 1967. С. 118-119.

Коробейников В.П., Путятин Б.В., Чушкин П.И., Шуршалов Л.В. Об эффектах излучения в условиях неоднородной атмосферы при Тунгусском явлении//Метеоритные и метеорные исследования. Новосибирск: Наука, 1983. С. 5-24.

Кринов Е.Л. Тунгусский метеорит. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949.196 с.

Кулик Л.А. Картина вывала и ожога в районе падения Тунгусского метеорита // Вопросы метеоритики. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1976. С. 15-19.

Курбатский Н.П. О лесном пожаре в районе Тунгусского падения в 1908 г. // Метеоритика. 1964. Вып. 25. С. 168-172.

Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов // Вопросы лесной пирологии. Красноярск, 1970. С. 5-59.

Курбатский Н.П. О возникновении лесного пожара в районе падения Тунгусского метеорита// Проблемы метеоритики. Новосибирск: Наука, 1975. С. 69-71.

Мардиа К. Статистический анализ угловых наблюдений. М.: Наука, 1978. 240 с.

Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гослестехиздат, 1948.

С. 126.

Мелехов И.С. Природа леса и лесные пожары. Архангельск: ОГНЗ, 1947. С. 60.

Некрасов В.И., Емельянов Ю.Н. Особенности роста древесной растительности в районе падения Тунгусского метеорита // Проблема Тунгусского метеорита. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1963. С. 59-72.

Софронов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: Наука, 1981.

С. 128.

Фаст В.Г., Баранник А.П., Разин С.А. О поле направлений повала деревьев в районе падения Тунгусского метеорита // Вопросы метеоритики. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1976. С. 39-52.

Фаст В.Г., Бояркина А.П., Бакланова М.В. Разрушения, вызванные ударной волной Тунгусского метеорита // Проблема Тунгусского метеорита. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1967. С. 62-104.

Фуряев В.В. Лесные пожары в районе падения Тунгусского метеорита и их влияние на формирование лесов // Проблемы метеоритики. Новосибирск: Наука, 1975. С. 72-87.

          Цветков П.А. К вопросу о диагностике лесных пожаров // Современные исследования типологии и пирологиии леса. Архангельск, 1976. С. 108-115