Условия образования лавин

Условия образования лавин

Материал нашел, перевел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

Источник: G.Seligman. Snow Structure And Ski Fields. Macmillan and Co, Ltd. London, 1936 г. Г.Селигман. Структура снега и снежные районы. С приложением «Погода в Альпах» С.К.М. Дугласа. Изд. Макмиллан и Ко, Лондон, 1936 г.

Перевод с английского

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛАВИН

ВНЕШНИЕ ФАКТОРЫ (НЕ СВЯЗАННЫЕ С СОСТОЯНИЕМ СНЕГА) 

Слово «Лавина» («аvalanche»), произошедшее от французского корня avaler — основное значение которого — «спуск» — это название, которое дается любому падающему предмету в горах, будь то земля, камни или осколки скал, а также лед и снег. В данной статье мы опишем только два последних из вышеупомянутых.

Снежная лавина образуется в том случае, когда масса снега, сдерживаемая на склоне горы, перестает держаться и высвобождается, спускаясь вниз.

Это кажется очень простым явлением, но, когда становится понято, что само по себе удержание снега вызвано несколькими факторами и что снег может обрушиться несколькими различными способами, проблема оказывается более сложной.

ПРИРОДА И ФОРМА СКЛОНА ГОРЫ

УГОЛ НАКЛОНА

Вообще говоря, чем круче склон, тем больше опасность лавины, но это - только обобщение, которое в определенных случаях оказывается не вполне справедливым. Практически стоит с подозрением относиться к любому склону, круче 22°, но было бы неправильно расценить этот угол как границу, выше которой все опасно и ниже которой все безопасно.

Старый фирновый снег может лежать в полной безопасности на склонах в 50° и больше (снежные вершины без фирнового снега находятся в пределах этого угла). Менее твердый фирновый снег может быть совершенно устойчивым при уклоне в 30° или более.

С другой стороны, фотография № 232 иллюстрирует лавину мокрого снега, которая опустилась со склона всего в 15°, а на рис. № 233 изображено скопление свежего снега, который соскользнул с крыши, уклон которой всего 11°. Общеизвестно, что снег непрочно лежит на оцинкованном железе, и поэтому, возможно, это непоказательный пример, но даже в этом случае это невероятно плоский угол. Лавины часто сходят со склонов около 20° в теплую погоду, особенно когда снег намочен дождями. Есть и другая ловушка, в которую можно попасть, если определенное количество градусов склона посчитать безопасным уровнем: лыжник может спускаться вдоль довольно плоского склона, забывая о том факте, что выше него находится намного более крутой склон, скрытый туманом или неровностями горной структуры. Лавина может начаться на том крутом склоне и нестись по более плоскому уклону, как это действительно случилось однажды при несчастном случае в Алетшвальде в 1931г. Если у лавины будет достаточный импульс, то она сможет нестись на невероятные расстояния по ровной поверхности. Смит описывает ледовые обвалы, которые произошли далеко за границами уровня ледника, в то время как Здарский вспоминает случай движения лавины на многие километры по равнине.

 

Рис.232. Лавина из влажного снега в Нидерхорне, Ветенберг, в феврале 1928 года сошла с высоты 1400 м. Снегопад, случившийся в очень теплую погоду, вызвал сход лавины со склона, имеющего уклон всего 15°. Фотография Э.Хесса (E.Hess).

 

Рис.233. Снег, который соскользнул с крыши, имеющей уклон в 11°. Фотограф Э. Эйгстер (E.Eugster).

 Ледяная лавина в Альтельс в 1895г. фактически пересекла долину и поднялась в гору на противоположной стороне.

Другими словами, оценить степень угрозы схода лавин только посредством измерений клинометром (прибором для определения уклона насыпей) будет недостаточно, если верить только измерениям, то это может усыпить те чувства, которые должны быть обострены, поскольку сам угол наклона играет только одну из ролей, и иногда далеко не главную, в определении ситуации, как опасной или нет.

Обсуждая вопрос крутизны склонов, нужно отметить, что на очень крутых скалистых склонах (Фанкхаузер заявляет об углах в 45°-50°) лавины маловероятны, поскольку как только накапливается тонкий слой снега, то он соскальзывает в безопасно маленьких количествах.

МЕСТНЫЕ НЕРОВНОСТИ ГРУНТА

Наиболее опасны склоны, имеющие постоянный угол наклона или плавно изменяющийся угол наклона. Менее опасны склоны, имеющие сложный рельеф, разбитые на множество участков скалами, насыпями или террасами, так как каждый такой участок является препятствием для схода снега.

Создание противолавинной защиты, конструкция которой была доведена до совершенства в Швейцарии, зависит в значительной степени от возможности разбивания склона на множество отдельных участков, на каждом из которых в его нижней части строится подпорная стенка определенной формы, таким образом, весь снежный покров удерживается во многих точках и нигде небольшое местное движение снега не может перерасти в сход всего снежного покрова (см. рис. 234). «Разделяй и властвуй», - как удачно выразился Здарский.

 

Рис.234. Вид с воздуха лавины Дефенс, укрепленной на Шипорте в Давосе после схода большой лавины 1919 года. Показано, как большие монолитные блоки вклинены в маленькие отсеки. Фотограф Швейцарского Департамента. Представлено с разрешения Шефа-инспектора Федерального Лесного Департамента.

Любые неровности поверхности препятствуют образованию лавины, и поскольку мы интересуемся только естественными преградами, в противоположность к искусственным защитам, мы посмотрим, во что это будет выливаться.

Кулуар, ложбина или русло потока, пролегающее почти горизонтально или пересекающее склон под некоторым углом, является довольно эффективной защитой при условии, что склон выше них не слишком длинный. Любая форма естественного террасирования поверхности склона еще лучше, особенно когда, как это часто случается, ряд террас занимают большую часть склона. Образование террас происходит потому, что геологические пласты имеют наклон внутрь к горе (механизм формирования объясняется на рис. 235, где показана диаграмма, взятая из книги Лунна о горнолыжном спорте). С другой стороны, когда пласты породы смещаются по направлению наружу, то образуется ряд террас, способствующих развитию лавин, так как каждая предыдущая терраса не создает препятствия для движения снега.

Смит заявляет, что лавины сухого свежего снега особенно многочисленны в долинах, окруженных известняковыми породами, «большие количества рыхлого снега собираются на больших широких террасах и в образующихся кулуарах, типичных для известняка».

Оценивая эффект, который производят неровности контура гор, нужно помнить, что следующие друг за другом снегопады имеют тенденцию выравнивать все неровности рельефа и нейтрализовать их защитные воздействия, с того момента, как все они покрыты снегом, образуется ровное пространство из старого снега, поверх которого скользит свежевыпавший снег. Это наглядно показано на рис. 236.

 

 

Рис.235. На диаграмме изображено геологическое смещение слоев породы справа налево в склоне горы. Справа снег удерживается террасами в скале, слева – снег не закреплен.

Лунн говорит: «К преимуществам зимы относится то, что нижние слои снега на поверхности не играют большой роли в образовании лавин», однако к этому могло бы быть добавлено, что сильное таяние или весна воздействуют на всю толщу снега и создают условия для схода всей массы снега.

 

Рис.236. Часть снежного кулуара. Видно, как последующие сходы снега выровняли поверхность склона, сделав ее гладкой. (Для сравнения - справа видны три снежных склона, неровные поверхности которых отмечены черными полосами).

 

ЛАНДШАФТ

Под ландшафтом я подразумеваю общую конфигурацию горной системы и предполагаю, что местные особенности в данном случае могут не учитываться.

Чем больше поверхность склона, тем больше опасность схода лавин; и сами зарождающиеся лавины гораздо больше и тяжелее.

Вертикальный профиль склона может быть вогнутым (крутой наверху и более пологий у основания), выпуклым (пологий наверху и более крутой у основания) или имеющий постоянный угол наклона.

На вогнутом склоне снег, лежащий ниже, служит опорой для снега, расположенного выше, кроме тех случаев, когда выше расположен очень крутой склон или снег только что выпал (рис. 297).

С другой стороны, у снега на выпуклом склоне не будет такой опоры. Это легко понять, если мы представим себе крайний случай, когда склон, становящийся все круче, завершается обрывом. Здесь у массы снега сверху донизу не было бы никаких видимых средств поддержки и ничто не сдерживает снежную массу. (Поэтому даже небольшое количество снега соскальзывает, если оно нависает над обрывом или над трещиной в леднике, вследствие чего представляет большую опасность для горнолыжника или альпиниста).

Иначе это можно представить следующим образом: на вогнутом склоне снежный покров в целом находится в состоянии потенциального сжатия, а на выпуклом склоне снежный покров находится в состоянии потенциального растяжения, причем снег на нижней части склона при внешнем воздействии имеет тенденцию скатываться более легко и отделяться от лежащего выше, увлекая за собой снег с верхней части. Грубер указывает, что подобная картина наблюдается, когда лед из ледника входит в трещины грунта, после чего грунт вновь выравнивается и склон становится пологим.

Когда я высказал эти мысли в статье в «Британском Лыжном Ежегоднике» в 1934 г. П. Дж. Х. Унна не согласился со мной; фактически в статье в том же самом номере он заявил, что придерживается противоположного мнения.

Унна говорит, что на склонах, которые являются вогнутыми, снега собирается толстым слоем как на вертикальных, так и на горизонтальных склонах. Это, конечно, верно, но здесь я не имею дела с кулуарами (горизонтально вогнутые склоны), которые, без сомнения, более опасны, чем гребни или открытые склоны. Что касается вертикально вогнутых склонов, хотя подушка снега будет собираться на них, в конечном итоге будет присутствовать тенденция к образованию выпуклой поверхности, что менее опасно.

Остальная часть аргументации Унны, доказывающего, что вогнутые склоны более опасны, чем выпуклые склоны, базируется на том факте, что туристы, более вероятно, будут искать более плоские склоны, прокладывая свой маршрут, и эти-то ландшафты, конечно, являются самой опасной частью вогнутого склона, где можно попасть в беду. Это – другой подход, поскольку мы в настоящее время разбираемся только с тенденцией к сходу лавин, а не с определением, где самое безопасное место для прохождения в случае, когда лавина может сойти. Этот вопрос будет рассмотрен в главе по тактике поведения в горах.

Другой случай, когда вогнутый склон очень опасен, возникает, когда у склона образуется карниз, нависающий над ним, потому что в дополнение к опасности его отрыва всегда есть толстый слой снега в очень нестабильном состоянии на крутом склоне непосредственно под снежным карнизом. 

 

Рис 237.- на части «А» изображен ВОГНУТЫЙ СКЛОН со снегом на крутой его части, который поддерживается на равнинной части и поэтому потенциально находится в сжатом состоянии и стабильном положении. Это состояние нестабильно в том случае, когда снег свежевыпавший или очень мокрый. На части «В» изображен ВЫПУКЛЫЙ СКЛОН со снегом, находящимся в его нижней части, с тенденцией к падению. Весь снег находится в напряженном состоянии, и склон опасен.

Третий случай опасности, при котором не имеет никакого значения, является ли склон вогнутым или выпуклым, возникает, когда снег является очень свежим и сухим или очень влажным, поскольку при таких условиях лавины разовьются на более крутых склонах вследствие самого движения частиц снега, перекатывающихся друг относительно друга, без всякой связи с тем фактом, есть или нет поддержка со стороны нижних слоев снега и какую они имеют форму.

 

Рис. 238. Эта лавина развивается в одном из кулуаров, в то время как опора снега в других кулуарах сдвигается, и это вызывает сход всех лавин в расположенных рядом кулуарах. Лавина, показанная здесь, без сомнения, влажная. Пример исчезающей опоры при сходе сухой лавины представлен на рис. 284. (Альплихорн, 3100 м над уровнем моря). Фотограф Э.Мееркампер (E. Meerkamper).

Но я думаю, что с этими исключениями мое утверждение правильно. В этом меня поддерживает Лунн, который пишет: «В целом вогнутые склоны более безопасны, чем выпуклые  склоны». И снова: «…вогнутый склон, который внизу сглаживается довольно ровно, так, что более крутой наклон нивелируется в пологие откосы, намного более безопасные, чем выпуклый склон». Мои взгляды также разделяет известный канадский альпинист и горнолыжник Дон Мэндей, который, обратив внимание Унну на мои расходящиеся с ним утверждения, написал мне пространное послание в том же самом «Британском Лыжном Ежегоднике». В своем письме он сказал: «Если бы условия снежного покрова были схожи, я бы считал выпуклый склон несколько более опасным, но на практике условия не бывают схожими из-за накапливания снега и смещения пластов снега друг относительно друга». (Накапливание, как я сказал выше, будет происходить на более пологих частях вогнутого склона, но чрезмерное накапливание – образование снежной подушки - всегда представляет большую опасность для начала ее дрейфа безотносительно характера склона).

Я также привлекаю внимание читателя к рисунку 348, где видно, как виражи горнолыжника вызвали маленькие лавины на выпуклых частях склона, но несколькими футами ниже, где склон выровнялся, от них остались крошечные следы длиной от силы в три фута.

Особый случай отсутствия поддержки на одной части склона, ускоряющего лавину на другой его части, происходит там, где есть ряд кулуаров, связанных ниже общим кулуаром.

Если лавина развивается в основном кулуаре, вызывая возможный сход лавины в соседних, связанных с основным кулуаром, или по другим причинам, задержание снега во всех кулуарах пропадет и снег из всех кулуаров сойдет единой лавиной (см. Рис. 238 и 284). Это одна из причин, хотя не единственная причина, возникновения лавин, сходящих парами или группами, что так часто происходит. Далее мы подробно коснемся этого вопроса.

 

Рис. 239. Лавина, состоящая только из одного слоя снега. Фотограф хорошо показал, что снег имеет маленькую возможность для схода с гребня. Для схода лавины снега недостаточно, что означает образование формы свода на «линии разлома».

 

ПРИРОДА ПОДСТИЛАЮЩЕГО (ПОДКЛАДОЧНОГО) СЛОЯ

Закрепление снега на подкладке

Я уже описал, что снег всегда ложится слоями, точно так же, как и осадочные геологические породы. Во всех лавинах, кроме тех, которые сходят при очень тяжелых условиях таяния, только один или два слоя соскальзывают, обычно оставляя еще один или более слоев снега на месте. Для поверхности, по которой скользит падающая лавина, я предлагаю название «подстилающий» слой, чтобы обозначить поверхность снега или непосредственно основание скалы. Для скользящего слоя непосредственно, или слоя, угрожающего соскользнуть, я предлагаю слово «верхний слой».

Интересный эксперимент, демонстрирующий важность подстилающего снега, может быть проведен с использованием небольшого количества песка, листа обычной гладкой писчей бумаги и листа грубой наждачной бумаги, два последних надо прибить к дощечке.

Во время некоторых исследований, при которых были использованы приспособления для измерения углов, под которыми песок соскальзывал с поверхности, и были предприняты специальные предосторожности, чтобы гарантировать абсолютную идентичность обеих кучек по длине, ширине и глубине, я нашел, что на гладкой бумаге песок соскальзывал более или менее непрерывным потоком под углом в 36°, тогда как на наждачной бумаге, на которой зерна песка удерживались более крепко на подстилающем слое, песок только начинал скользить при достижении угла наклона в 63°, а затем песок стекал не единым потоком, а в виде отдельных его частиц и скольжения их друг по другу.

 

Рис.240. Эксперимент по задержанию лавины. Равные горстки песка помещены справа и слева на лист бумаги, прикрепленный к дощечке, которая аккуратно приподнимается с одного края вверх. Песок с гладкой бумаги (слева) соскользнул, а на «шкурке» (абразивной, шероховатой поверхности) держится.

 

ГРУНТ ПОДКЛАДОЧНОГО СЛОЯ

Грунт может состоять из любого материала, который предоставляет летний ландшафт ниже снеговой линии.

Поверхность земли в точке замерзания или около нее является шероховатой и способной к сцеплению, но, как указывает Хэк, во время таяния она становится такой, какую он называет «мыльной», я мог бы сравнить такую поверхность с «сальной», «жирной» дорогой, которая обеспечит хорошее скольжение слоя снега.

В дополнение к тому, что слой снега может закрепляться на грунте вследствие больших или меньших его неровностей, этот слой может закрепиться или быть не в состоянии сделать это из-за благоприятных или неблагоприятных температурных условий во время снегопада или после него.

Если мороз будет предшествовать первому зимнему снегопаду, то грунт будет крепким и твердым, и если мороз продолжится во время снегопада, то снег выпадет твердым и порошкообразным, свободно ляжет на поверхность и, незакрепленный, соскользнет с нее, кроме тех случаев, когда выпуклости (камни или торчащая трава) будут действовать как подпорки и закрепят его.

Если, с другой стороны, перед снегопадом была оттепель или шел дождь, и, следовательно, температура понизилась, первый выпавший снег, влажный вначале, будет постепенно замораживаться на влажном основании и связывать себя с ним достаточно крепко. Последующий дождь или оттепель еще крепче свяжут снег с грунтом.

Однако такое положение не является постоянным. Установлено, что на небольших и средних альпийских высотах отмечается такая особенность: тепло, идущее от земли, поднимает температуру на поверхности земли до температуры, равной точке замерзания или только чуть превышающей ее. В этом случае ледяной слой, замороженный у основания, может начать таяние, которое, конечно, ослабит удержание снега. Э. Хэсс высказывает некоторое сомнение по этому поводу, но и он отмечает отложения глубинного подснежного инея позже в зимнем сезоне, и именно по этой причине, по его мнению, а не из-за высокой температуры, ослабляется закрепление слоев снега. Точные условия еще не изучены и нет достаточной статистики, чтобы сделать выводы, но будет правильным утверждать, что снег, надежно примороженный к грунту, остается безопасным, пока не начнется массовое таяние снегов.

Другим случаем, когда раннее выпадение снега зимой формирует небезопасную основу для более поздних снегопадов, является ситуация, когда толстый слой тяжелого мокрого осеннего снега выпадает на грунт, сохранивший летнее тепло. В этом случае под слоем снега в глубине начинают протаивать пустоты, и, вместо того чтобы падать на твердо закрепленное основание, снег ложится на слабое основание, состоящее из ряда мостов или арок, которые легко разрушаются под весом выпавшего снега, особенно во время таяния. В таком случае весь снежный покров сойдет, очистив склон до самого грунта. Существует мнение, что некоторые из больших лавин сухого снега в марте 1934 были вызваны вышеописанными условиями осени 1933 года.

КРУПНЫЕ И МЕЛКИЕ ОСЫПИ И МОРЕНЫ

Осыпи и морены обеспечивают хорошее закрепление для снега, поскольку он заполняет промежутки между отдельными валунами и камнями, которые, следовательно, проникают довольно высоко в снежный слой, закрепляя его сразу в тысячах точек. Осыпи являются обычно вогнутыми по форме, варьируясь по уклону от 50° вверху до 12° у подножия. Большая крутизна таких склонов в их верхних частях может вызвать лавины, особенно если выпадает свежий снег, но в целом можно предположить, что первый зимний снегопад на осыпи из мелких камней и все последующие снегопады на крупные осыпи или на морены безопасны, пока сама осыпь не начинает двигаться.

СТРУКТУРА ПОДКЛАДОЧНОГО СЛОЯ СКАЛ

То, что будет описано ниже, имеет отношение к «живым» скалам, в противоположность голым скалам, которые мы только что рассмотрели.

Лунн пишет: «Скалы, которые перенесли много поверхностных разломов, обеспечивают лучшее удержание снега, чем очень твердые и соответственно очень гладкие скальные породы. Твердый альпийский известняк, который представляет собой разновидность известняков, широко распространенных, особенно в высотных горных областях, является скользким, и, вместо того чтобы постепенно распадаться, как гнейс или гранит, он отламывается вдоль вертикальных и горизонтальных линий. Порода, известная как флиш (песчаник Мелового периода), обычный в более низких районах Альп, обеспечивает намного более безопасную поверхность. Отполированные ледником скалы, конечно, особенно опасны, и именно по этой причине целая область Гримзель охвачена лавинами в течение всей зимы».

Гнейс имеет грубую шероховатую поверхность, и снег прикрепляется к нему, выдерживая намного более крутой угол, чем если бы он лежал на основании из сланца.

Скальные основания, на которых свободно лежат большие плиты сланца или кристаллического сланца (шифра), представляют собой опасный фон, поскольку малейшее давление сверху может заставить их соскользнуть вниз, увлекая за собой и весь снежный покров.

ТРАВА

Скошенная трава, то есть старые луга с торчащими срезанными стеблями, подобная низкой щетке, хорошо держит снег, поскольку он падает между стеблями травинок и прочно закрепляется. С другой стороны, длинная некошеная трава очень опасна. Снег, падающий на нее, не может проникнуть между травинками и часто образует небольшие полые или арочные навесы так, что над подстилающим слоем возникает пустое пространство, следовательно, он не закрепляется и вообще едва держится. Снег, таким образом, начинает скользить по малейшей причине и, когда это случается, сгибает длинные стебли под гору так, что они превращаются в гладкий непрерывный уклон и способствуют дальнейшему соскальзыванию.

 

Рис. 241. Показано, как снег пригибает длинную траву книзу под уклон, создавая удобную скользящую поверхность для схода лавины. Фотограф Э. Эйгстер (E. Eugster).

 

КУСТАРНИКИ И МОЛОДЫЕ ДЕРЕВЬЯ

К ним относятся те же замечания, что и к траве. В зарослях карликовых альпийских рододендронов образуются снежные крыши или арки и полости, и, следовательно, закрепление оказывается очень плохим, хотя кустарник не способствует образованию скользкого склона в такой степени, как длинная трава. С другой стороны, высокий кустарник, типа ивы и подобных ей податливых растений, если остается долго под снегом, действительно обеспечивает превосходные склоны, давая снегу отличную опору; если такие кустарники коротко подрезать, то торчащие вверх ветви станут подобны множеству гвоздиков, прекрасно удерживающих снег, который можно в таком случае считать довольно устойчивым.

ДЕРЕВЬЯ

Старые деревья, растущие достаточно близко друг к другу и создающие лес, являются значительной помехой для лавин. Мало того что никакая лавина не может возникнуть в густом лесу, но никакая лавина, кроме грандиозной, да еще сопровождаемой сильными порывами ветра, не сможет пробиться через плотные деревья и обычно бывает остановлена ими. Мощные лавины спускаются по одним и тем же путям ежегодно и не дают деревьям вырасти на этих местах. Конечно, лыжник должен избегать открытых, и потому лавиноопасных мест. Одно из средств защиты горных деревень и железных дорог состоит в том, чтобы вырастить деревья там, где начинается лавина.

 Рис. 242. Гибкие молодые деревца, как на снимке слева, создают удобную скользкую поверхность для снега, но если их подрезать до жесткого основания ближе к корню, снег хорошо закрепится вокруг них. Фотограф Э. Эйгстер (E. Eugster).

 Рис. 243. Лавина сходит по открытому участку земли, видном на переднем плане снимка, но снег задерживается между деревьями. Фотограф Э. Эйгстер (E. Eugster).

 Рис. 244. Путь лавины через лес в Сент-Моритц. Фотограф А. Штейнер (A. Steiner).

 

В тех местах, которые менее плотно засажены лесом, опасность лавин, прорывающихся между деревьями, возрастает, хотя это нечасто происходит даже в редких лесах. По этой причине, если лыжник находится среди умеренно плотных или редких лесов, он не должен исключить шанс схода лавин, особенно если над лесом расположен крутой участок горы. Лавина Алетшвальде в 1931 году сошла с вершины через довольно плотный лес и увлекла за собой тех лыжников, которые считали, что, достигнув деревьев, они оказались в безопасности.

В лесах умеренной плотности сухой свежий снег, особенно тот, который выпал в спокойную погоду при очень низких температурах, может вызвать лавину. Среди довольно редких деревьев, стоящих, скажем, на расстоянии 20 ярдов друг от друга, могут произойти пластовые лавины, вызванные порывами ветра.

Маленькие деревья на открытом пространстве имеют небольшое влияние или вообще не имеют никакого влияния на образование лавины.

 

Рис. 245. Место, где группа была застигнута лавиной Алетшвальде 1931 г. Фотограф К. Дельберг (K. Dellberg).

 Рис. 246. Вид спуска с уступа, на котором группа была застигнута лавиной Алетшвальде. Фотограф К. Дельберг (K. Dellberg).

 Рис. 247. Лавина из сухого снега, вызванная выпавшим новым снегом, 16 дюймов которого выпали при низкой температуре на мокрый наст (иллюстрация к стр. 100). Комки снега начали скатываться в 11.30, а лавина сошла в 14.00. Фотограф Э. Хэсс (E. Hess).

 

 

СНЕЖНАЯ ПОДКЛАДКА: ГЛАДКИЙ ТВЕРДЫЙ СНЕГ

Предшествующие замечания касались преимущественно самых нижних или самых ранних слоев выпавшего снега. Судьба снега, выпавшего позднее, который ложится уже не на грунт, а на ранее выпавший снег, представляет чрезвычайный интерес.

Поверхность первого слоя снега, в конечном счете, понемногу затвердевает и закрепляется, особенно в том случае, если подвергнется действию ветра, солнца, дождя или оттепели. Если свежий снег выпадает на такую закрепленную поверхность, произойдет точно то же самое, как в случае снега, падающего на голую землю: если новое выпадение снега произойдет при низкой температуре, то есть если снег будет достаточно сухим, то он не будет связан с нижним слоем и будет легко скользить.

Это, без сомнения, самая частая причина возникновения лавин.

Бернейс, пишущий о лавине, произошедшей в Цуре 9 февраля 1928 года, говорит: «Новый слой снега выпал при низкой температуре и не прикрепился к корке нижнего слоя. Следовательно, только самые простые экскурсии были безопасны и их действительно можно было проводить в течение многих недель, другие экскурсии стали допустимы лишь после того, как продолжительный дождь, пропитавший снег насквозь, закрепил бы снег первоначальной корки».

Рисунки 94, 99, 100, 105 и 106 изображают различные типы твердой корки.

Если новому снегопаду будет предшествовать дождь, что так часто случается в более низких районах Альп, или если снегопад начнется с мокрого снега, то последующий за этим мороз свяжет эти два слоя, и хотя на разрезе будет видно их отдельное происхождение, они будут вести себя в будущем как единый пласт.

Снеговой разрез на рис. 248 ясно дает объяснение тому, как происходит сцепление двух слоев, но практически самый легкий способ узнать, упал ли сухой снег на твердую корку или нет – следить за последующими погодными условиями. Я хочу подчеркнуть на данном этапе, хотя я еще вернусь к этой теме, чрезвычайную важность знания тех условий, при которых имели место серьезные снегопады, а в частности, последние два снегопада непосредственно перед совершением экскурсии. Зная это, мы можем сказать, могут ли условия в горах считаться безопасными или подозрительными.

Другой случай, когда происходит опасный сход лавины, возникает тогда, когда подкладочный слой сильно смочен водой. Это будет рассматриваться более подробно чуть позднее.

 

Рис. 248. На рисунке «А» - свежий мокрый снег выпал на снежную корку и замерз на этом слое корки «b». Поэтому снег хорошо на нем закрепился. Фотография этого положения показана на рис. 249. На рисунке «В» новый снег выпал на порошкообразный снег «b» и эти два слоя соединились вместе. На рисунке «C» свежий снег выпал при низких температурах и совсем не прикрепился к слою наста « b», на котором все это находится.

 

ШЕРОХОВАТЫЙ ТВЕРДЫЙ СНЕГ

Те же самые замечания относятся к перфорированным и шероховатым поверхностям корки за одним исключением.

В основном перфорации в корках являются весьма незначительными, а пустоты недостаточны для того, чтобы способствовать любому закреплению снега. Более того, специфическое формирование этих корок происходит почти всегда ступенчато, подобно миниатюрным террасам, которые мы рассматривали в разделе «Местные неровности грунта», так что снег соскальзывает с них под гору с значительной легкостью.

 

Рис. 249-а. Участки снега на Торрепталр Валас (2250 м). Ясно видны две твердые корки между тремя слоями снега. (См. рис. 248-а). Если ледяной слой вмерз в снежный слой, происходит постепенное их соединение, что делает невозможным сползание снежного слоя. Фотограф Э. Хэсс (E. Hess).

 

Рис. 250. Губчатый наст. Гриммиальп, февраль 1934 года, высота 1900 м. Если наст формируется в форме ступенек, расположенных по направлению вверх, как на этой фотографии, это создает основу для удержания осадков следующего снегопада. (Сравните с рис. 115).

Однако некоторые из крупнозернистых форм корки, образующейся от совместного воздействия солнца и ветра, могут закреплять снег, так случается, когда они повернуты вверх по горе, так как в этом случае они формируют очень много маленьких террас (см. рис. 235), что создает нужное закрепление следующего слоя снега (см. рис. 250).

 

 

ПОДКЛАДКА СНЕЖНЫХ ПЛАСТОВ

Образованные ветром снежные пласты могут лечь на мягкий снег, корку или предыдущие наносы, но также они могут лечь на исключительно голый грунт. Они являются не прикрепленными к подстилающему слою, и из-за их собственных гладких поверхностей и веса, если они однажды сместились, то скатываются с большой скоростью, различаясь в зависимости от первого слоя и угла наклона.

 

Рис. 251. Запластование ветром, лежащее на насте (а), и на обнаженном грунте (в).

 

Хотя с практической точки зрения правильно сказать, что нанесенный ветром пласт не прикреплен к своему подстилающему слою, это не всегда верно.

ГЛУБИННЫЙ ИНЕЙ

Кристаллы глубинного инея лишены острых углов и, если они не подверглись действию таяния, то не смерзаются вместе. Можно себе представить, что слой таких кристаллов (я однажды видел один слой 18 дюймов толщиной) образует мобильный подстилающий слой, содействующий образованию лавины.

ПОДКЛАДКА МОКРОГО СНЕГА

Как мы видели в главе XI, дождь и талая вода обычно вызывают таяние самых нижних частей летнего слоя, разрушая таким образом его прикрепление к подстилающему слою. Это возможно даже прежде, чем весь верхний слой снега пропитался водой, и если такой снег будет исследован, то его посчитают сухим и ошибочно решат, что он безопасен.

Как только талая вода разрушила связь между верхним слоем и коркой подстилающего слоя, возникает опасность схода лавины, но если кроме того имеется достаточное количество проточной воды, которая течет свободно по подстилающему слою, образуется фактическое смазывание поверхности подкладки. Если склон почти не имеет угла наклона, лавина может и не возникнуть.

 

Рис. 252. Ниже лопаты – часть запластования, лежащего на слое старого снега. Сфотографировано, как новый выпавший снег нарушил правильность старого слоя. Пространство между этими двумя слоями заполнено снегом, который собрали в сугроб специально для фотографирования.

 

 

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛАВИН

(продолжение)

ВНУТРЕННИЕ ФАКТОРЫ (состояние лавинообразующего снега)

Краткое содержание:

Влияние плотности и веса снега:

Действие накапливания снежных масс (снежные подушки);

Увеличение веса слоя вследствие нового снегопада или образования воды.

Возникновение лавин в результате изменения структуры снега (внутреннее сцепление):

Слабое внутреннее сцепление свежевыпавшего снега;

Уменьшение и последующее возрастание сцепления во время осаждения снега;

Практическое действие осаждения снега на безопасность свежевыпавшего снега;

Внешнее закрепление и внутреннее сцепление – выводы;

Освобождение сцепления вследствие сжатия;

Освобождение сцепления вследствие расширения;

Теневые лавины. 

Склон, угрожающий сбросить лавину, может рассматриваться как площадь, на которой снег лежит в неком неустойчивом равновесии, ожидая (иногда в течение очень длинных периодов) формирования внешнего фактора, при котором возможно начало схода лавины, поскольку она никогда не сойдет вниз без внутреннего или внешнего толчка.

Мы видели, например, что верхний слой, слабо прикрепленный к поверхности или полностью отошедший от нее, образует лавины, но тот факт, что лавина еще не упала, означает, что существует некоторое препятствующее этому влияние; например, удерживающая сила «подстилающего слоя», как в случае снежного наноса ветром или влажного снега. Лавина сойдет только в том случае, когда это влияние прекратится, например, произойдет ломка плиты запластования или добавится вода к уже влажному снегу.

Мы должны исследовать все эти факторы.

ТОЛЩИНА И ВЕС СНЕГА

Итак, чтобы не смутить читателя, который, может быть, меньше заинтересован теоретическими выкладками, чем практическими фактами по данному вопросу, позвольте мне в начале отметить, что, чем толще верхний слой, тем больше и вероятность схода лавины и тем опаснее образующаяся лавина.

Мы должны рассмотреть, почему вероятность схода снега в виде лавины выше. Авторы, исследовавшие данную проблему, меньше всего интересовались вопросами взаимосвязи между весом, толщиной и трением, и не изучали достаточно подробно эту взаимосвязь.

Сначала рассмотрим факты и затем обсудим их. Я обнаружил экспериментальным путем, что слой снежной корки, образованной на склоне в 35° из свежего снега, будет иметь глубину 2,5 дюйма. Когда этот наклон был увеличен до 50°, стало очевидно, что снег той же самой плотности ляжет слоем всего 1,75 дюйма. Другими словами, чем больше глубина снежного слоя, тем менее крутым должен быть склон, чтобы удержать эту снежную массу.

Есть превосходный пример, показанный на фотографии, отданной в мое распоряжение М.Здарским. На ней изображен слой снега, лежащий на крыше, которая расположена таким образом, что ее левая сторона (для смотрящего) в большей степени была подвержена воздействию ветра, поэтому справа толщина снега была значительно больше. Как только снежный слой начал двигаться, в точке X образовалось вращательное движение, при котором более тяжелый правый слой соскользнул вниз, в то время как более легкий левый слой остался на крыше неподвижным.

 

Рис. 253. Снег с правой стороны крыши толще, чем с левой стороны, и уже начал сползать, в то время как на левой стороне он пока остается неподвижным. Фото M. Здарского.

 

 Теперь возвратимся к теории. Большинство экспериментов с твердыми телами показывают, что коэффициент трения независим от веса груза. В качестве примера возьмем квадратный полый шрапнельный снаряд или поднос из гладкой стали, весящий 1 фунт, поместим предмет на гладкую стальную пластину и будем наклонять ее до тех пор, пока предмет не соскользнет, отмечая угол, под которым это произойдет. Теперь давайте заполним снаряд дробью таким образом, чтобы он весил 2 фунта, и снова наклоним пластину. Мы обнаружим, что снаряд начинает скользить под тем же самым углом, другими словами, насколько увеличился вес, настолько увеличилась и сила трения. Поэтому можно видеть, что неувеличенный вес вышеупомянутых слоев снега заставил их скользить, но возможно, что увеличенный вес изменил структуру нижних слоев снега и таким образом уменьшил трение; кажется вероятным, что увеличенное давление большего веса может сгладить первоначальную шероховатость нижней поверхности, сглаживая некоторые более острые выступы снежных зерен.

До сих пор мы рассматривали лавинообразующий слой снега как сплошную массу или некий покров, более или менее плохо закрепленный на подстилающем слое, что справедливо для различных типов снега, в частности для мокрого снега. Но нужно помнить, что есть и другие типы снега, в которых зерна подстилающего слоя способны к отдельному движению, даже в том случае, когда он хорошо закреплен; такое состояние имеется в случае свежевыпавшего или очень мокрого снега. В этом случае частицы снега будут стремиться двигаться вниз.

Ясно, что чем больше и толще слой снега, тем легче его отдельные частицы будут перетекать друг по другу, причем, чем дальше они расположены от основания, тем больше у них возможности вести себя таким образом. Толщина слоя имеет здесь первостепенное значение и является решающим фактором.

Рис. 254. На первой схеме мы видим плохое закрепление, а на второй – хорошее закрепление.

Очевидно, что при малейшем начальном движении чем тяжелее слой снега (будь это вес, вызванный толщиной, высокой удельной массой или другим обстоятельством), тем меньше шанс его остановки на раннем этапе движения, тем большую опасность представляет лавина и тем мощнее она будет.

Вывод: 1) Если снег представляет собой сплошную твердую массу без сильного закрепления на поверхности, то увеличение ее веса уменьшит трение и, возможно, сглаживая поверхность нижнего слоя, будет способствовать лавине. 2) Если снег лежит свободно, увеличение его толщины или глубины становится основным фактором образования лавины. В обоих случаях ясно, что мы возвращаемся к рассмотрению практического вопроса о том, что, чем глубже снежный покров, тем больше вероятность лавины.

ПЕРЕГРУЗКА СКЛОНОВ СНЕГОМ

При плохой погоде склоны могут быть перегружены снегом либо в результате снегопада, в отсутствие ветра, либо вследствие наноса снега под воздействием ветра.

СНЕЖНЫЕ ПОДУШКИ

Мы видели, что когда под воздействием ветра снег наносится на небольшой участок местности, то образуется снежная подушка. Независимо от того, заполняются ли снегом пустоты в склоне горы или снежная подушка возвышается над поверхностью склона, ясно, что в обоих случаях снег может накопиться в таком количестве, что потребуется малейший внешний импульс в виде, например, дополнительного количества снега или движения лыжника, достаточного, чтобы привести снежную подушку в движение, и, возможно, от этого весь снежный покров склона придет в движение.

Надо отметить, что снег может быть надут в подушки под очень крутым углом, и если снег находится в состоянии готовности соскальзывать вниз (например, свежий сухой снег), это образует условия, которые показаны на рис. 254.

ПЕРЕГРУЗКА СНЕЖНОГО СЛОЯ ВОДОЙ

Мы рассматривали движение воды в массе снега и увидели, что при подходящих условиях поверхностная талая вода проникает вниз через снег под действием силы тяжести, которой содействует капиллярность. С другой стороны, вода, которая может оказаться на дне снежного слоя, может подниматься вверх за счет того же капиллярного эффекта. При условии, что вода может присутствовать в любой части снега, она может, в конечном счете, распространиться к другим частям. В результате этого удельная масса снега будет увеличена вдвое или даже втрое за очень короткий период времени таяния. Дождь и теплые влажные ветры будут оказывать то же действие.

Таким образом, снег, который был безопасен, когда был сухим, становится лавиноопасным из-за увеличения собственного веса, независимо от других влияний воды, в частности от таяния естественных сцеплений верхних и нижних слоев, образования промежуточного скользящего слоя   и скольжения частиц снега друг относительно друга.

Естественно снег, который просто тает сам по себе и не абсорбирует воду откуда-то еще, не будет увеличиваться в весе, но вследствие силы тяжести крутые склоны сбросят свою воду сверху вниз. В результате этого снежные покровы склона, лежащие ниже, получат больше воды, чем смогут отдать в свою очередь, и это, без сомнения, создает ситуацию, когда в период таяния снега малейший толчок приведет к сходу влажных лавин.

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СНЕГА НА ОБРАЗОВАНИЕ ЛАВИН

 (ВНУТРЕННЕЕ СЦЕПЛЕНИЕ)

Как указывалось выше, мы должны рассмотреть слой снега с двух различных точек зрения. Он может быть рассмотрен как единая масса, готовая скатываться по своему подстилающему слою по аналогии с песком, соскальзывающим с листа гладкой писчей бумаги, или как отдельные составляющие массу частицы, которые могут быть весьма непостоянны по отношению друг к другу, могут соскальзывать, могут перекатываться друг относительно друга. Первое состояние характерно при плохом сцеплении массы снега с подстилающим слоем в целом, который я определяю как скрепление в период образования слоя и которое можно было бы еще назвать «внешним сцеплением». Второе состояние определяется слабым сцеплением между отдельных частиц, его я называю «внутренним сцеплением».

Есть две причины для плохого внутреннего сцепления: первая из них связана с изменениями, которые претерпевает недавно выпавший снег, известный альпинистам как «осаждение», являющийся в действительности ранней стадией фирнообразования. Эти явления были описаны подробно, ниже мы еще вернемся к этой теме. Другой причиной слабого внутреннего сцепления является чрезмерная влажность снега. Последнее явление будет описано позже, где обсуждается влияние воды на лавинообразование.

СЛАБОЕ ВНУТРЕННЕЕ СЦЕПЛЕНИЕ СУХОГО СВЕЖЕВЫПАВШЕГО СНЕГА

Когда падают свежие снежинки, они, как правило, имеют форму шестиконечных звездочек с лучами, расположенными под углом в 60° друг к другу и сцепляющимися с лучами других снежинок достаточно прочно, что придает устойчивость всему выпавшему снегу (см. рис. 255). Но при изучении явления фирнообразования мы видели, что острые лучи снежинок исчезают. «Болты» - соединительные щупальца, скрепляющие всю конструкцию, сглаживаются, и частицы снега становятся свободны, они приобретают способность легко катиться или скользить относительно друг друга. В дальнейшем снежинки разрушаются из-за того, что их лучи откалываются в массовом количестве, а сердцевина разламывается, новая форма приводит к слипанию и вытеснению находящегося между ними воздуха, что образует более плотный слой снега. 

 

Рис.255. Безопасное и опасное состояние снега

 A — изображены свежевыпавшие снежинки со сцепленными лучами.

B — показаны те же самые снежинки, только сжатые. Они сократились в размере ( в центре их образовался лед), и лучи стали более тупыми. На данном этапе и на следующем этапе C взаимосвязанность снижается и исчезает, а новые частицы снега становятся подвижными по отношению друг к другу.

C — изображено распадение снежинок на фрагменты и начало образования снежных гранул, но частицы снега все еще свободны и мобильны.

D — исчезли практически все признаки снежинок, произошло образование гранул. Зерна лежат близко друг к другу и сохраняют некоторое единство. Снег осел, и его частицы утратили мобильность.

A и D – показывают снег в свободном состоянии, B и C — опасное состояние снега. Опасное его состояние начинается спустя несколько часов после снегопада и в обычную зимнюю погоду длится несколько дней.

В этом состоянии снежинки касаются друг друга во многих точках, площадь сцепления увеличивается, и, соответственно, возрастает внутреннее сцепление снежного слоя в целом.

Я преднамеренно избегаю слова «трение» в данном случае, потому что очень мало известно о трении льда в целом, и еще меньше известно о трении частиц льда в гранулированном (зернистом) состоянии, на которое влияют и другие факторы, такие, как сцепление или слипание за счет неправильной формы зерна, способные играть важную, но не всегда однозначную роль. Как мы видели выше, коэффициент трения снега не всегда может зависеть от нагрузки, и вопреки правилам может оказаться, что коэффициент трения снега может зависеть и от поверхности.

По мере оседания снега выявляется еще один фактор. Гранулы (зерна) увеличиваются в размере, и угол естественного скоса зерна становится более крутым, поэтому возрастает так же угол, под которым гранулы могут находится в состоянии покоя, то есть они становятся более устойчивыми.

На более поздних стадиях образования фирна необходимо учитывать еще один фактор. Зерна снега тают и смерзаются друг с другом, так, что речь уже не идет о пескообразном материале, образуется или сплошная корка - масса снега, покрытая коркой на всю глубину слоя, или снежный наст, масса частичек которого соединилась в нерегулярные совокупности; в этом случае мы имеем дело скорее с фирновым снегом, который будет действительно устойчив даже на очень крутых склонах.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ОСЕДАНИЯ
НА БЕЗОПАСНОСТЬ НЕДАВНО ВЫПАВШЕГО СНЕГА

До сих пор мы смотрели на зерна фирнующегося снега глазами исследователя через микроскоп. Теперь давайте рассмотрим эту проблему с точки зрения практика. Что говорить о недавно выпавшем снеге и как к нему относиться? Ответ на этот вопрос дает прекрасный пример того, как факты, известные практику, но не объяснимые ему теоретически, могут быть растолкованы научными исследованиями. Я радуюсь, что не напрасно делал многочисленные микрофотоснимки фирнового снега – благодаря этому была получена необходимая информация, с помощью которой находится научное объяснение многих практических вопросов.

Известно, что свежевыпавший снег не проявляет склонности к образованию лавин во время его выпадения или немедленно после этого, если только снег не выпал в очень большом количестве и не образовал слой небывалой толщины, или не был надут ветром в неудобных местах. При нормальных зимних температурах обычно проходит от шести до двадцати четырех часов после снегопада, когда начинается сход сухих лавин из свежевыпавшего снега.

Шпрехер говорит, что самое опасное время для образования лавины возникает спустя один - два часа после появления солнца.

Вельценбах писал: «Наибольшая опасность схода лавин возникает не во время снегопада или немедленно после него, а несколько позже, скажем, через полдня или через день».

Паульке говорит, что самая большая опасность появляется в первый ясный день после выпадения снега.

Все эти утверждения выражают примерно одно и то же, но по-разному.

Интересное подтверждение дано Здарским. На рис. 256 показана часть края крыши, покрытая снегом. В течение нескольких часов после снегопада вся эта толща снега свисала, не опадая, то есть внутреннее сцепление частиц снега было достаточно сильным, чтобы удержать массу снега в висячем положении.

Позже внутреннее сцепление ослабло, и нависающая часть откололась и упала.

Другими словами, пройдя сначала стадию «A» (сравнительная безопасность), обозначенную на рис. 255, частицы снега стали мобильными на стадиях «B» и «C».

Временное сцепление, которое вначале имеют все частицы, объясняет тот факт, почему лавинная опасность наиболее высока в тот момент, когда исчезают «соединительные нити». Это исчезновение происходит или из-за таяния снега, или из-за испарения, которое прежде всего воздействует на самые тонкие и длинные лучи снежинок; поскольку оба этих процесса происходят чаще при высоких, чем при более низких температурах, можно сделать еще один важный вывод: если погода остается холодной, частицы снега останутся неизмененными в течение долгого периода времени; при ненормально долгом периоде холода в высокогорных регионах снег может не переходить в безопасную стадию в течение десяти- четырнадцати дней.

Из этого следует, что, чем выше поднимается температура после снегопада, тем быстрее склоны становятся безопасными, и по этой причине неправильно рассчитывать какой-либо конкретный срок схода лавины в днях или часах после снегопада. Все зависит от погоды.

 

Рис. 256. Снежное покрытие на крыше, свисающее в виде карниза. Фото M. Здарского поясняет идею сцепления свежевыпавших частиц снега, представленную на рис. 255.

 

ВНЕШНЕЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ И ВНУТРЕННЕЕ СЦЕПЛЕНИЕ

Выводы: взаимоотношения между подстилающим слоем и верхним слоем снега называют «закреплением»; взаимоотношения между одной частицей верхнего слоя и соседними с ней частицами называют «внутренним сцеплением».

Из того, что мы уже рассмотрели, понятно, что оба этих фактора играют важную роль, оказывая управляющее действие на развитие лавины.

С одной стороны, действует сила тяжести, которая тянет слой снега с горы вниз, а с другой стороны, имеется сопротивление этой силе, возникающее вследствие сцепления между частицами снега и закреплением всего слоя снега.

Отсутствие закрепления или отсутствие внутреннего сцепления в одинаковой степени могут вызвать лавину. В первом случае снег начнет соскальзывать, как одеяло, целой массой, во втором случае — он будет течь, почти как жидкость.

 Практически в природе существуют все градации указанных выше состояний: полное закрепление без всякого сцепления, например, случай свежевыпавшего сухого снега на хорошо задерживающей подкладке; частичное закрепление и частичное сцепление, как в случае оседающего снега или в довольно влажном снегу; отсутствие закрепления при сильном сцеплении, как в случаях, когда ветер наносит большие снежные пласты, или когда снег имеет высокую влажность снаружи и внутри.

До некоторой степени эти факторы дополняют друг друга; например, высокая, но ненадежная твердость надутого ветром пласта снега на какое-то время заменяет низкое сцепление; хорошо закрепленный слой осаждающегося снега, который не является свежевыпавшим, будет менее склонен к образованию лавины, чем если бы его закрепление оказалось менее прочным; но при оценке безопасности слоя снега практик должен учесть и оценить независимое влияние этих двух факторов и сформировать свои заключения с учетом наихудшего из имеющихся факторов.

СНЯТИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ СЖАТИЯ

Ранее отмечалось, что фактически каждый вид снежного осадка подвергается действиям различных натяжений, что хорошо заметно, например, при образовании снежного пласта –наноса, когда всего один порыв ветра может разбить или расколоть монолитный слой снега на бесчисленные куски. То, что такие силы действительно существуют, станет понятно, если мы изучим микрофотоснимки снега и обнаружим, как тесно связаны между собой частицы снега. Что-либо, нарушающее эти связи, может также нарушить равновесие слоя снега в целом.

Вероятно, некоторое влияние имеют и температурные колебания. Снижение температуры вызовет уменьшение ледяных частиц в размере и, как следствие, сжатие снежного склона. По моим вычислениям, понижение температуры на 10° C заставило бы снежное поле шириной 300 метров сжиматься приблизительно на 2 см, если бы снег имел плотность, характерную для снега середины зимы, спустя двадцать четыре часа после его выпадения, или примерно 4 см, если снег имел бы удельную массу 0,3, то есть имел бы удельный вес осевшего снега. Падение температуры более, чем на 10° C может вызвать значительно больший эффект.

Такое сжатие снега при низких температурах объясняет то, что знает практик, а именно, что снежные мосты через трещины в леднике слабее в холодную погоду, поскольку они находятся в состоянии сжатия; они или ослабляют закрепление на концах, или раскалываются в середине.

P. Кранстэвер считает, что влияние холода больше, когда выпадает мокрый снег. «В этом случае, - говорит он, - ледяные нити, дающие внутреннее сцепление между частицами, сжимаются, лопаются и снег начинает течь». Это, конечно, относится к фактическому сжатию, которое происходит после того, как влажный снег замерз. Акт замораживания, как все знают, вызывает расширение, а не сжатие.

Я не уверен, что на практике сравнительно небольшое сжатие, вызванное понижением температуры, является достаточным, чтобы спровоцировать разрыв поверхности снега, так как существует пластичность льда, которую надо учитывать. Требуются экспериментальные данные по этому вопросу.

Вероятно, более важным фактором в изменении напряжений в свежем снегу является процесс оседания. Устранение каждого из лучей снежинки одним из упомянутых способов означает оседание снежных частиц, и, если мы могли бы видеть это под микроскопом, мы, несомненно, увидели бы весь снежный слой в непрерывном движении. Силы натяжения, таким образом, непрерывно возникают и исчезают, вызывая общую неустойчивость, и требуется один лишь решающий фактор, такой, как проход группы альпинистов, чтобы начался сход лавины.

Вероятно, что когда оседание снега происходит при низких температурах, что часто случается после снегопада, то сжатие массы снега может действовать как фактор, приводящий в движение нижние слои снега. Это возможная причина возникновения вечерних и ночных лавин, которые часто случаются после новых снегопадов.

ОСВОБОЖДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ВСЛЕДСТВИЕ РАСШИРЕНИЯ

Лунн часто упоминает, что лавина возникает в том случае, когда тень накрывает нагретый солнцем склон. По моему мнению, идея этого очень интересного открытия принадлежит В. Каудфильду, знаменитому лыжнику-эксперту, который изначально привлекал внимание Лунна к этому явлению.

Х.В.Хьюз предлагает объяснение этого явления, о котором я буду говорить ниже и которое дает пример того, как различные натяжения поддерживают равновесие на снежном склоне и освобождаются из-за различных натяжений, вызванных расширением.

Х.В.Хьюз указывает, что солнце расплавляет часть снега, вследствие чего между его кристаллами образуется талая вода: «Температура этой воды, поскольку она находится в контакте со снегом, не может быть выше 0° C, а когда тень ложится на склон, происходит резкое падение температуры (на тех высотах, как все мы знаем по опыту, понижение очень заметно).

Вода при охлаждении немного расширяется, когда же ее температура ниже 4° C при замораживании она внезапно расширяется примерно до 11% от своего объема. Нам известно, что эти снежные склоны находятся в очень неустойчивом равновесии, часто достаточно простого нажима ноги, чтобы начался сход лавины. Изменения, вызванные небольшим расширением вдоль линии склона в одном направлении, оказываются тем фактором, который может легко нарушить непостоянное равновесие и создать энергию, необходимую для начала процесса последовательного схода лавин.

Если равновесие будет достаточно устойчивым, чтобы сопротивляться этому влиянию, то вся вода вскоре замерзнет и свяжет склон в однородную массу, по которой движение будет возможно в период времени до восхода солнца».

Унна заостряет внимание в том же выпуске «Британского Лыжного Ежегодника», где опубликована и статья Хьюза, что это замораживание происходит на поверхности в то время, когда более низкие слои находятся в большинстве случаев в неустойчивом состоянии и хорошо смазаны водой. Здесь возникают, без сомнений, те причины, которые вызывают весенние лавины, происходящие часто сразу после заката или тогда, когда склон накрывает вечерняя тень. 

 

 

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛАВИН

(продолжение)

СЛУЧАЙНЫЕ ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЛАВИН 

Обычные причины, в частности:

Влияние прохода живых существ по склону

Человек, идущий пешком, и человек, передвигающийся на лыжах

Влияние толчков от:

падающих карнизов,

падающих сераков,

падающего с деревьев снега,

падающих скал,

переменного ветра.

Неясные причины возникновения лавин, в частности:

Звук

Проход туристов на расстоянии

Понижение барометрического давления

Снежные оползни 

 

Теперь мы переходим к рассмотрению факторов, способствующих развитию лавины, которые имеют только случайную связь со снегом.

ОБЫЧНЫЕ ПРИЧИНЫ

ПРОХОД ЛЮДЕЙ И ЖИВОТНЫХ

Принимая во внимание, что слой снега находится в нестабильном равновесии, легко понять, что колебание, вызванное любым живым существом, двигающимся по склону, будет достаточным, чтобы нарушить это равновесие. Проход человека на лыжах вызывает самые значительные нарушения.

Если снег является однородной плотной массой, как, например, влажный снег или хорошо осевший прочный снег (последний - на очень крутом склоне, поскольку иначе он не станет лавиной), его глубина не важна. Читателю не надо путать это утверждение с тем, что было сделано ранее, когда говорилось, что, чем толще пласт снега, тем он более лавиноопасен, так как падает под тяжестью собственного веса. С другой стороны, если у снега будет слабое внутреннее сцепление (как у сухого свежевыпавшего снега), то глубокий слой будет, конечно, быстрее приведен в движение весом человека, чем тонкий слой, поскольку в таком случае имеется потенциальная возможность соскальзывания и течения, о которых говорилось ранее, причем эти условия усиливаются весом туриста, к тому же идущий будет сдвигать верхний слой снега вниз с горы. Снег, лежащий выше, лишенный сцепления, будет соскальзывать и скатываться, чтобы заполнить образовавшийся пробел, и таким образом будет дан старт лавине.

Это явление будет легче понять, если представить, как лыжник пытается «лесенкой» взобраться на очень крутой склон из свежего пылевидного снега. Он быстро обнаружит, что ему трудно подняться вверх, так как масса свободного снега непрерывно ссыпается вниз на тот уровень, где находится лыжник, который не поднимается выше, до уровня вышележащего снега, а только способствует соскальзыванию этого снега, сам оставаясь на месте.

Если снег не настолько глубок и достаточно прикреплен к подстилающему слою, вес лыжника распределяется между нижним слоем снега и верхним, и поэтому уменьшается сила, увлекающая снег вниз с горы.

Если турист идет пешком и пласт снега не слишком толст, нога может утонуть в нем и достичь подстилающего слоя   или давление ботинок идущего окажется достаточным, чтобы спрессовать или растопить снег (если температура не слишком низка), который, после того как нога будет поднята, вновь замерзнет, это представляет особый случай смерзания. Тогда негативное влияние прохода человека по снежному пласту тут же нейтрализуется формированием цилиндров смерзшегося снега, который турист оставляет позади себя. Этот консолидирующий эффект шагов заметен даже в случае прохода такого легкого животного, как лиса – показано на рис. 178: следы лисицы затвердели и не выветрились, хотя снег вокруг следов был сдут ветром.

Кроме этого эффекта, который мне нравится расценивать как своего рода «застегивание» склона позади туриста, нарушение снежного покрова под ногами туриста распространено на меньшую площадь, чем при давлении лыжами. Если развить этот аргумент, то, несомненно, можно утверждать, что давление на снег, вызванное одним пешеходом или лыжником, меньше чем то, которое вызвано целой группой людей, и это дополнительный аргумент в пользу общеизвестного неизменного правила (утвержденного по иному поводу, как мы узнаем позже), что при необходимости только один человек за один раз может пересечь опасный склон пешком. Нужно признать, однако, что, когда снег очень глубок и лежит свободно, неважно, находится человек на лыжах или идет пешком, так как при движении по глубокому снегу он одинаково расчистит проход и лыжами, и ногами, но, как мы увидим позже, более правильным будет обходиться без лыж, а идти пешком.

Когда быстро скользящая лыжа прокладывает лыжню, разрезая снежный слой и образуя желоб, выше лежащий несвязанный снег соскальзывает сверху, чтобы заполнить желоб лыжни; этот процесс называют «подрезанием».

С другой стороны, в случае гораздо более старого связанного снега лыжа может прорезать слой снега, разъединяя внутреннее единство пласта в целом, что приведет к тем же самым результатам.

 

Рис. 257. Диаграмма показывает, как лыжник может сдвинуть снег с горы, если он находится на свободном и толстом слое.

 Рис. 258. Те же условия, что и на рис. 257, но с более тонким слоем снега. Требуется меньше усилий, чтобы сдвинуть снег вниз с горы.

Рис. 259. Турист стоит ногами на твердой поверхности или на крепком подстилающем слое, над ним свободный слой снега.

Кранстэвер проводит интересную параллель между снегом и песком. Если провести тонкую линию горизонтально по поверхности кучи сухого песка, то немедленно возникает лавина в миниатюре. Если эту линию провести вертикально по куче песка, схода лавины не происходит.

Значит, если требуется пересечь лавиноопасный склон, лучше идти по нему прямо вниз, сняв лыжи при необходимости, поскольку вертикальный след будет меньше нарушать равновесие снега. Если, однако, склон приходится пересекать с одного края на другой поперек (траверсировать), то это надо делать по диагонали – это компромисс между опасным горизонтальным и более безопасным вертикальным направлением.

Говорят, что горные козлы, а в Среднешотландской низменности олени иногда вызывают лавины, но Лунн пишет, что в основном эти животные неуязвимы для лавин, и объясняет это тем, что они не рассекают снежный склон копытами, как лыжник лыжами. Горные животные, демонстрируя истинный инстинкт альпинистов, остаются в своих логовах в течение дня или двух дней после снегопада.

ПАДЕНИЕ КАРНИЗОВ

Карниз, который перерос силу своего сопротивления из-за чрезмерного скопления снега или в большой степени растаял, упадет, и поскольку вес снега и льда в этом карнизе довольно велик, то это составляет серьезную опасность для возникновения лавины.

Ужасная лавина в Валлюге, сошедшая в 1927 году, была вызвана тем, что с Тритткопф во время оттепели упал карниз.

Карниз обычно находится поверх очень крутого склона, плотно покрытого слоем снега, как описано ранее, и его падение может вызвать образование огромных лавин. Вельценбах описывает, как искусственно смещенный карниз объемом 100 кубических метров вызвал лавину в 25 000 кубических метров.

По этой и другим причинам, о которых будет сказано позже, всегда опасно проходить под карнизом, но опасность особенно увеличивается после выпадения нового снега, во время ветра или во время оттепели.

ПАДЕНИЕ СЕРАКСОВ

Кранстэвер описывает, как падение сераксов может начать лавину. (См. раздел «Фирн-лед и ледяные лавины»).

ПАДЕНИЕ СНЕГА С ДЕРЕВЬЕВ

Э.Хэсс описывает, как лавины дикого снега образовывались вследствие того, что снег падал с ветвей дерева; при этом, конечно, склон должен быть сам по себе лавиноопасен, и можно быть уверенным, что если бы снег не упал с ветвей, то любой другой малейший толчок мог спровоцировать сход лавины; все это доказывает, какое чрезвычайно неустойчивое равновесие наблюдается на снежном склоне.

ПАДАЮЩИЕ СКАЛЫ

Скалы поочередно подвергаются воздействию мороза и таяния, что приводит к отламыванию кусков породы от основного массива. Это можно наблюдать, когда солнце опаляет своими лучами кулуар, содержащий снег в нижней части. Я полагаю, что случаи возникновения лавин подобным образом редки, что вполне естественно, так как в таких местах снег скоро превращается в фирн и становится безопасным, кроме тех случаев, когда сразу после этого случились снегопады или наблюдались продолжительные оттепели.

Рис.260. 

ВЕТЕР

Изменение направления или интенсивности ветра может мгновенно изменить безопасность склона. Если склон, который находился с подветренной стороны и имел избыточное скопление снега, внезапно оказался подвержен сильному порыву ветра, то его равновесие будет нарушено.

Подушки снега, которые находятся в условиях неустойчивого равновесия, особенно чувствительны к изменениям ветра.

Лунн пишет: «Как правило, для начала лавины требуется некоторое сильное внешнее воздействие. Из таких воздействий ветер является самым опасным. Внезапная снежная буря может превратить долину в настоящую ловушку смерти».

Ветер, вызванный образовавшейся лавиной, заставит сходить другие лавины. Иногда такие лавины идут по той же самой стороне долины, но чаще они сходят на противоположной стороне (см. «Порывы ветра» и «Последовательные лавины»).

 

НЕКОТОРЫЕ НЕЯСНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛАВИН

Звук

Я слышал не один раз о том, что простые звуки, например, звон колокола или человеческие голоса, в состоянии вызвать сход лавины.

Только на крайне неустойчивом склоне, где равновесие могут нарушить мелкие воздушные колебания, такая причина приведет к лавинообразованию, однако подобное утверждение, вероятно, все же содержит зерно истины, так как в Альпах были недавно проведены эксперименты в целях проверки эффективности расстреливания лавин из винтовок и окопных мортир, во многих случаях было отмечено, что этого было достаточно, чтобы вызвать сход снега. Поэтому возможно, что даже меньшее волнение воздуха может при случае также вызвать лавину.

Также говорят, что звук может вызвать падение серакса. Я вспоминаю отрывок из книги Лесли Стефана о том, что французские проводники предупреждали путешественников в Альпах, чтобы они не разговаривали в горах, так как есть опасность вызвать падение неустойчивых масс льда на их головы. Лауэнер, который придерживался взглядов относительно превосходства тевтонской расы над латинской, немедленно выбрал самый опасный серакс, взгромоздился на его вершину и принялся чудовищно кричать, его вопли производили впечатление «достаточно громких».

Прохождение туристов на расстоянии

Совсем другим случаем, в отличие от сильного нарушения равновесия, вызванного группой, пересекающей крутой склон и вызывающей сход лавины их собственным весом и движением, является прохождение группы лыжников, пересекающих равнину или менее крутой склон, расположенные ниже лавиноопасного склона.

Такой случай показан на фотографии 261, любезно предоставленной доктором В. Р. Рикмерсом.

Фотография показывает лавину, вероятно, пластовую, вызванную движением двух людей, прошедших на некотором расстоянии ниже ее.

Другой пример мне предоставил доктор Хэк (фото 262). Тридцать сантиметров снега выпало в хорошую погоду, и вскоре после этого под влиянием ветра снег запластовался. В тот самый миг, когда Хэк проходил это место в десять часов следующим утром, сошла лавина, а за ней еще две схожие, на расстоянии 200 метров от него. Температура была - 10° C.

 

Рис. 261. Маленькая лавина, возможно ветряной нанос. Она была спровоцирована проходом двух человек под ней на том расстоянии, где находится фигура слева на картинке. Фото В.Р.Рикмерса (V.R.Ricmers).

 

Лавина Алетшвальде упала по той же причине с места, более высокого по сравнению с тем, где группа пересекала в этот момент плоскогорье. Подобных примеров можно привести немало.

Я не решаюсь объяснять причину этих лавин. Существенно, что из трех прецедентов, которые упомянуты выше, два вызвали явно пластовые лавины, и третья, лавина Алешвальде, вероятно, такого же характера. Тем не менее, я не считаю, что это явление специфично для запластовавшегося снега. Мы видели, что незначительные факторы вызывают лавину, или, правильнее было бы сказать, что они ускоряют сход нависшей лавины, и возможно, что звук скользящей лыжи или даже громкий голос только дают толчок для преодоления затухающего сопротивления снега.

Но я полагаю, что лавины не сходят случайно, меня поддерживает в этой убежденности известный проводник Фриц Штейри, старший из Гриндевальда, который всегда говорит, особенно касательно летних условий: «Я не боюсь, что лавина накроет меня, если только я сам не вызвал ее». Рикмерс пишет о том же: «В девяти случаях из десяти лавина высвобождается непосредственно самими туристами», что означает, что лавины, падающие на них сверху без причины, редки. Я думаю, что последнее утверждение возможно более универсально и точно, поскольку мы не должны забывать, что во время или после снегопадов или порывов ветра лавины сходят не от искусственных, а от естественных причин, и, это может создать ложное представление, будто они сошли сами по себе. Этот очень интересный и важный вопрос будет обсужден далее.

 Рис. 262. Лавина, спустившаяся около Вайсфлюх, в Давосе (2400 м), в тот момент, когда внизу проходила группа. Фото Х.Хэка (H. Hoek).

 

Атмосферное давление

Много лет назад известный исследователь лавин В.Ф.Шпрехер высказал предположение, что, чем ниже атмосферное давление, тем меньше сопротивление воздуха в отношении готовых спуститься лавиной масс снега и больше вероятность схождения лавины. Из этого следует, что не только в плохую погоду, но также и на больших высотах вероятность схода лавин возрастает. Этот тезис не был никогда и никем подтвержден.

 

Снежные оползни

Снег имеет особенность не только быстро падать вниз со склона горы, но и медленно сползать под гору на несколько ярдов, скорее - течь, как ледник, и затем останавливаться.

Нет никаких зарегистрированных случаев влияния такого движения на начало лавины, но с другой стороны, более чем вероятно, что множество лавин фактически начинаются движением с почти незаметной скоростью, причем процесс такого медленного движения может продолжаться в течение многих часов или дней до того, как разовьется истинная лавинная скорость.

Снежные оползни будут более подробно описаны в следующей главе.