Движение лавин Природа движения

        Скольжение.Для того чтобы начать движение после отрыва, снежная доска должна преодолеть силу статического трения о поверхность ее ложа. Это сопротивление трения часто настолько велико, что препятствует движению лавины; в этом случае на отрыв лавины указывают трещины на снежной поверхности.        Когда статическое трение преодолено и движение началось, доска разламывается на блоки, которые быстро приобретают ускорение. Уравнение движения снежного блока может быть записано в следующей форме:где m — масса блока, V — его скорость, q — ускорение свободного падения, ß — угол склона, а µ— коэффициент кинетического трения между блоком и поверхностью его ложа.        О коэффициентах трения известно мало: коэффициенты статического трения меняются от 0,3 до 0,6, кинетического — от 0,2 до 0,5. Последние, по-видимому, уменьшаются с увеличением скорости, однако убедительных данных о существовании такой зависимости нет.        Снежная доска раскалывается на более мелкие части вследствие трения и столкновений снежных глыб. При низкой скорости лавины снег перемешивается слабо, так что человек, попавший в лавину, может оставаться на поверхности, делая плавательные движения.       Турбулентное движение.На склонах крутизной более 30° лавина быстро разгоняется, и при скорости более 10 м/с ее движение приобретает турбулентный характер. Блоки разрушаются, и мельчайшие частицы снега смешиваются с воздухом у фронтальной и на верхней поверхностях лавины, образуя облако снежной пыли. В движение могут вовлекаться массы нестабильного снега, а обломочный материал может откладываться. Поэтому масса лавины не остается постоянной.        Людей, которые попадают в турбулентные лавины, бросает в разные стороны, и они мало что могут сделать, чтобы остаться на поверхности.

Пылевые, сухие, мокрые и смешанные лавины

      С инженерной точки зрения целесообразно провести различия между пылевыми, сухими и мокрыми лавинами, хотя в природе часто наблюдаются комбинации этих типов. Лавины каждого из этих типов состоят из различного материала и имеют разный характер движения.       Пылевые лавиныявляются аэрозолем, состоящим из тонких распыленных частиц снега, который ведет себя как быстро движущееся облако плотного газа. Лавина может двигаться по глубоким лоткам, и препятствия, возникающие на ее пути, в общем не влияют на ее движение. Покидая глубокий лоток, лавина этого типа может двигаться по прямой линии через неровную поверхность. Скорость пылевой лавины приблизительно равна скорости ветра. Плотность ее массы в общем колеблется между 3 и 15 кг/м^3 (для сравнения — плотность воздуха равняется 1,3 кг/м^3). Вследствие большой плотности пылевая лавина более разрушительна, чем штормовой ветер.Сухие лавины— лавины из сухого снега, которые движутся по крутым и неровным склонам и состоят из различных частиц — от пылеватых до комков размером около 0,2 м. Эти лавины перемещаются по поверхности в четко фиксированных лотках, подвергаясь воздействию небольших неровностей микрорельефа. На открытых склонах толщина движущегося снега немного больше толщины снежной доски и обычно колеблется от 0,3 до 3,0 м. Однако толщина снега в лотке может намного превышать эти значения. Плотность снежной массы в лавинах такого типа изменяется от 50 до 150 кг/м^3.Мокрые лавинысостоят из округлых частиц мокрого снега диаметром от 0,1 м до нескольких метров либо представляют собой сплошную влажную массу. Средняя толщина слоя движущегося снега на отрытых склонах колеблется от О,2 до 2,0 м; в лотках она гораздо больше. Мокрый снег имеет тенденцию двигаться по лоткам и легко меняет направление под влиянием мелких неровностей микрорельефа. Выходя из лотка, лавина часто сохраняет его форму. Мокрая лавина оставляет на пути своего движения хорошо заметный след в виде желоба. Средняя плотность движущегося снега меняется от 300 до 400 кг/м^3.       Пылевые и сухие лавины часто наблюдаются одновременно, однако при изучении их динамики следует рассматривать их как отдельные явления. На крутых склонах снежная пыль и снег движутся вместе (рис. 11.7), тогда как на пологих склонах снежная пыль движется впереди и выносится дальше. Плотность смешанных лавин изменяется от плотности пылевой лавины до плотности сухой лавины.Из-за того что некоторая часть энергии лавины превращается в тепло, которое способствует таянию снега, многие лавины, формирующиеся из сухого снега, попадая в долину, становятся влажными. Параметры движения и плотности влажных лавин колеблются между соответствующими параметрами сухих и мокрых лавин.       Перед лавиной может двигаться воздушная волна. В ряде случаев объекты были унесены и разрушены прежде, чем фронт лавины достигал их. Достоверных количественных данных об этом явлении и условиях, необходимых для его возникновения, нет.       Большинство исследователей считает, что перемещение воздуха, вызванное низвергающейся лавиной, действует подобно поршню, создающему компрессионную волну перед собой; оно аналогично возникновению волны, создаваемой носом движущегося судна, Разрушительная воздушная волна является скорее исключением, чем правилом; часто пылевую составляющую смешанной лавины принимают за воздушную волну. Можно также предположить, что неровности микрорельефа создают в пограничном слое сильные снежные водовороты, которые действуют как миниатюрные торнадо.