Охотники за лавинами
Шрифт:
Природа снега — вызывающий много споров предмет исследования ученых и инженеров; существует очень много вопросов, на которые мы не можем ответить.
Однажды у меня был очень оживленный спор с главой швейцарского Института лавин доктором Марселем де Кервеном о природе только одного вида снега — снежной доски. Считается, что лавины из снежной доски наиболее опасны для жизни людей. Я утверждал, что есть два вида снежной доски — мягкая и твердая, и что мягкая доска — это особый вид снега. Доктор де Кервен придерживался той точки зрения, что и твердая и мягкая доски — это один и тот же вид снега, различающийся лишь по твердости вследствие разного возраста и ветровой упаковки.
Сейчас доктор де Кервен — один из наиболее известных ученых мира, занимающихся снегом, а о себе могу сказать, что я не более чем достаточно знающий инженер. Тем не менее после десятилетнего личного контакта с лавинами из мягкой снежной доски я полагал, что кое-что о них знаю. Не помню, чтобы мы с де Кервеном убедили друг друга, но мы оба приобрели некоторые новые идеи.
Вероятно, все исследователи могут безоговорочно согласиться с такой характеристикой снега: это наиболее непокорная субстанция на Земле, в особенности когда пытаешься ее изучать. Кажется, что снег не расположен к тому, чтобы его изучали. Когда его перемешивают, или перемещают, или вообще грубо с ним обращаются, он быстрее, чем хамелеон, превращается из одного вида в другой, сбивая наблюдателя с толку. В целях изучения снега в его естественном состоянии приложено невероятно много труда и изобретательности для создания оборудования и методов. И я убежден, что мы раскрыли некоторые его секреты.
Снег считается вязко-пластичным: он может течь, как жидкость, и растягиваться и сжиматься без нарушения структуры, как твердое тело. Любое вещество, ведущее себя и как жидкость, и как твердое тело одновременно, по меньшей мере необычно. Связность, т. е. сцепление одной частицы снега с другой, одного слоя снега с другим или же снега с почвой, в природе бывает самой различной. Сцепление зависит главным образом от двух факторов: от взаимного зацепления между выступами кристаллов снега и от спекания, или цементирования. Некоторые виды снега совсем не обладают сцеплением и стекают по склону как песок. На другом конце диапазона находится настолько сцементированный снег, что по своей плотности он близок к камню.
Перечисление странностей поведения снега можно продолжить: теплопроводность его очень мала, а удельная теплота плавления очень велика, отражательная способность также необычна, потому что некоторые виды радиации снег отражает как белое тело, а другие — как черное. Есть у него и другие странности. Все они влияют на его поведение, когда к нему прилагаются внешние силы.
Однако эта книга — не ученый трактат. Я пытался лишь показать, что снег — чрезвычайно сложный материал. Для меня загадка снега всегда состояла не в том, что он падает в виде лавин, а в том, почему он так хорошо удерживается на склоне. Иначе говоря, там, где сила тяжести, тянущая снег вниз, становится больше силы сцепления, удерживающей его, возникает лавина. Таким образом, в снежном покрове на горном склоне всегда происходит борьба этих сил, как бы невидимое перетягивание каната под чехлом снега.
Поведению снега присущи некоторые странности, интересные сами по себе и важные для понимания происхождения лавин. Под тем или иным механическим воздействием (скажем, ветра или силы тяжести лыжника) снег претерпевает процесс так называемого старения. Это значит, что его внутренние силы сцепления продолжают увеличиваться еще длительное время после того, как такое воздействие прекратилось. Этот процесс подобен, но не тождествен упрочнению раскаленного докрасна куска чугуна по мере его остывания. Никто не знает причины старения, но оно повышает устойчивость снежного покрова. Сотрудник лавинной службы использует этот эффект каждый день, когда подрезает свежевыпавший снег своими лыжами.
Нормальная реакция снега на совокупность воздействия давления, температуры и силы тяжести известна под названием деструктивного метаморфизма. При этом снег раскалывается на более мелкие и простые частицы, более плотно цементирующиеся друг с другом. Таким образом, чем дольше снежный покров лежит на склоне, тем более устойчивым он стремится стать.
Но одно из сверхъестественнейших свойств снега заключается в том, что этот процесс может сменяться противоположным. При определенных условиях, зависящих от температуры и глубины снега (причем эти условия одинаковы во многих местах как в Америке, так и в Европе), происходит конструктивный метаморфизм. Частицы снега не делаются меньше и не упаковываются плотнее, а наоборот, маленькие частицы растут и их упаковка становится менее плотной.
Такая трансформация — еще одна не полностью решенная загадка снега. Мы знаем только, что вместо нормальных процессов таяния и замерзания снежные кристаллы сублимируют, т. е. превращаются в пар, а не в воду, и затем вновь конденсируются.
Продуктом конструктивного метаморфизма снега является глубинная изморозь — этот грозный симптом опасности на любой горе. Мы не знаем точно, как она образуется, но зато знаем, какие условия благоприятны для ее возникновения, и можем выявить их, даже если они возникают у основания снежного покрова.
Охотник за лавинами считает ее одним из своих наиболее опасных врагов. Эти грубые округлые зернышки льда совсем не обладают связностью. Поскольку обычно они образуются у поверхности почвы, они действуют как слой шарикоподшипников, подстилающий снежный покров. Глубинная изморозь угрожающим образом уходит под снег, лежащий сверху. Это единственная ситуация в его механике, когда оседание не является стабилизирующим фактором. Глубинная изморозь разъедает нижний слой снежного покрова и подвешивает его, словно крышу, имеющую опору лишь по краям. Очень часто эта крыша в конце концов рушится.
Глубинная изморозь влияет на весь снежный покров, образуя величайшие и разрушительные лавины. Это страшные Schneebrett Grundlawine Европы и лавины наивысшей силы Америки. К ним у меня и личная вражда, потому что одна из них (в Колорадо) отправила меня в больницу.
Самое страшное в глубинной изморози то, что процесс разъедания снега, невидимый и неслышимый, продолжается в течение дней, недель и месяцев. Масса снежного покрова увеличивается после каждого снегопада, и наконец наступает такой момент, когда сцепление в огромной массе снега настолько близко к критической точке, что даже несколько сантиметров вновь выпавшего снега, громкий звук, разрезающее воздействие пары лыж могут вызвать лавину. Однако и при нынешнем уровне знаний и имеющемся снаряжении никто не может точно предсказать, когда наступит такой момент.
Если вы возьмете пригоршню снега, он покажется вам очень легким по сравнению, например, с землей или камнем. Но плотность снежного покрова — одна из наиболее важных его характеристик, которая изменяется так же сильно, как и сцепление: от 0,05 г/см^3 в очень сухом свежевыпавшем снеге до 0,5 г/см^3 в старом, слежавшемся снеге. Массу снега всегда вычисляют через массу воды, которую он содержит. Таким образом, чтобы получить 1 см^3 воды, нужно взять 20 см^3 снега с плотностью 0,05 г/см^3, в то время как при плотности 0,5 г/см^3 для этого нужно лишь 2 см снега.