Коварство горных снегов.
Бежит под колесами дорога. Она то жмется к реке, то круто взбирается на склоны долины. И тогда сквозь просветы между колоннами Тянь-Шанских елей горизонт раздвигается на десятки километров. В предгорьях снег уже сошел, а здесь, в горах Тянь-Шаня, его мощные толщи едва-едва начинают отогреваться от зимней стужи под лучами щедрого весеннего солнца. Только шум мотора будит тишину, только машина крохотной точкой на боку многокилометрового хребта нарушает всеобщий покой. Здесь горы и тихие снега нависли дамокловым мечом.
Чуть впереди нас где-то под самым гребнем хребта вдруг закурилось, заискрилось снежное облачко. А вот оно постепенно удлинилось, стало похожим на каплю и со все возрастающей скоростью двинулось вниз по склону, наткнулось по дороге на скальный уступ, но не остановилось, а стремительно перепрыгнуло через него, увлекая с собой щебень и камни. Лавина шла прямо на нас, быстро увеличивалась ее масса и скорость движения. Теперь ее не могли остановить ни вековые ели, ни каменные гряды на склоне. Наш шофер сначала лишь с интересом наблюдал за ней. Ведь далеко наверху лавина казалась маленькой и совсем не страшной. Но вот он опомнился, резко включил заднюю скорость, дал газ.
И во время. Со страшным грохотом, напоминавшим артиллерийский залп, огромная снежная масса пересекла дорогу и устремилась в долину. Несколько деревьев, вырванных с корнем, исчезли в бушующем белом потоке, металлический столб линии электропередачи мгновенно пригнуло к земле и еще скрутило винтом. Стоявший у реки дом, к счастью, заброшенный, развалился от ударной волны, двигавшейся перед фронтом лавины. Перегородив долину мощным снежным валом, как бы нафаршированным камнями и деревьями, выбросив часть снега на противоположный склон долины, лавина наконец остановилась. Но в воздухе долго еще висела медленно оседающая снежная пыль.
...Человек движется в горы. Он тянет за собой дороги, вдоль них вырастают поселки, промышленные объекты. И надо знать, какие места лавиноопасны, когда может сойти лавина, как с ней бороться. Этот круг проблем решается молодой быстро развивающейся отраслью гляциологии – лавиноведением. Ее экспериментальными базами в нашей стране являются главным образом специализированные снеголавинные станции Гидрометслужбы. Они снабжают все заинтересованные организации специальными бюллетенями (раз в один–пять дней). Кроме того, при неожиданных резких изменениях погоды, когда опасность схода лавины увеличивается, они по телефону или радио дают штормовое предупреждение– сигнал о возможной снежной атаке.
Рождение снежной атаки. Почему же образуется лавина? В принципе ответ на этот вопрос очень прост. Сила тяжести снега, как и любого предмета на поверхности склона, в точном соответствии с законами механики образует две составляющие: напряжение сдвига, направленное вниз параллельно склону, и нормальное напряжение, направленное перпендикулярно ему. Обе эти величины легко вычислить, умножив толщину снежного пласта на плотность снега и на синус угла склона в первом случае и на косинус – во втором. Первая из этих составляющих силы является скрытым агрессором, всегда готовым столкнуть с места снег. Ей противодействует так называемое временное сопротивление сдвигу, складывающееся из двух сил: внутреннего трения (произведения нормального напряжения на коэффициент трения у подошвы снежного слоя) и сцепления между частицами снега. В тот самый момент, когда напряжение сдвига хоть немного превысит временное сопротивление, снежный пласт тронется с места и устремится вниз.
Совершенно очевидно, предсказать такую угрозу можно, если постоянно следить за соотношением этих двух сил и уметь предвидеть развитие их взаимоотношений в будущем. Вот тут-то и начинаются трудности. Из простой механической задача превращается в сложную геофизическую.
Прежде всего как поставить эксперимент по измерению обеих сил? Ведь основные очаги образования лавин – лавиносборы – расположены обычно в пригребневой зоне горных хребтов и массивов, в местах скопления больших масс метелевого снега. Наблюдения за ростом массы снега, как мы помним, можно вести дистанционно. Можно также вычислять накопление метелевого снега, изучив законы его переноса. Такой подход перспективен еще и потому, что открывает пути прогноза лавиноопасности по метеорологическим данным и увеличения его заблаговременности. Если о размерах приращения массы снега тем или иным путем мы узнали, то, значит, стала известна и величина возросшего напряжения сдвига.
Гораздо труднее с сопротивлением сдвигу – еще нет надежного метода дистанционного измерения его. Может быть, в дальнейшем удастся измерять его, например, с помощью прослушивания» снежной толщи ультразвуком или другим способом. Но пока приходится работать в специально вырытых в снегу шурфах – внимательно изучать разрез снега.
Вот на рабочей стенке обнаружен ослабленный, разрыхленный горизонт. Внимание! Именно он может не выдержать растущего напряжения сдвига, именно по нему скользнет вниз снежный пласт. Очень часто таким особо опасным горизонтом является область контакта между старым уплотнившимся снегом и вновь наметенным, сыпучим, почти не обладающим сцеплением метелевым снегом. И чем интенсивнее накапливается снег (а значит, и растет напряжение сдвига), тем раньше сойдет лавина.
Возможен и другой случай. Глубоко внутри снежного покрова, чаще всего на контакте с грунтом, происходит укрупнение снежных частиц, их огранка. Связи между частицами резко ослабевают, образуется крупнокристаллический, рыхлый на ощупь снег-плывун. Весной в толщу снега проникает талая и дождевая вода. Пока ее немного, она успевает замерзнуть и прочность снега только возрастает. Но скопление большого количества воды приводит к прямо противоположному результату.
