участков Байкало-Амурской магистрали пришлось серьезно учитывать лавинную опасность.

Когда рождаются лавины. Различные случаи рождения снежных лавин можно разбить на четыре группы.

Первая группа. Долго бушует сильная горная метель с обильным снегопадом. На подветренном склоне горы скапливается много снега. В какой-то момент времени количество накопившегося снега оказывается чрезмерным и рождается лавина.

Вторая группа. Метель бушевала накануне, а сегодня ясный солнечный день. Довольно сильный .мороз. Кругом царит спокойствие. И вдруг на снежном покрове где-то недалеко от вершины горы возникает трепдина - рождается лавина. Такое ее рождение представляется совершенно неожиданным. Кажется, что лавина коварно возникла без какой-либо причины. Только что стояла тишина, все было неподвижным, надежным - и вдруг огромные массы снега обрушиваются с гор в долину.

Третья группа. Происходят подземные толчки - ив результате возникает снежная лавина. Впрочем, землетрясение совсем не обязательно. Известны случаи, когда снежные массы обрушиваются вниз даже от довольно незначительных сотрясений воздуха, например от крика. Помните, у Шиллера:

Страшись пробужденья лавины ужасной, В молчаньи пройди по дороге опасной.

Иногда для того, чтобы специально вызвать сход лавин, устраивают в горах стрельбу из артиллерийских орудий.

Четвертая группа. Допустим, что снегопада давно не было и снег на горных склонах хорошо слежался. Он лежит так уже несколько недель, и, кажется, даже артиллерийская стрельба не в состоянии нарушить его устойчивость. Но вот наступила сильная оттепель, кругом зажурчали ручейки, снег на склоне горы заметно осел и потемнел. И вдруг массы мокрого снега начинают быстро сползать вниз - оттепель привела к рождению лавины.

Почему они рождаются (физика возникновения лавин). Объясним с точки зрения физики перечисленные выше четыре группы случаев рождения снежных лавин. Для этого обратимся к следующей простой задаче из механики. Рассмотрим массу снега М, находящуюся на наклонной плоскости с углом наклона а (рис. 20.2). На снег действуют три силы (будем считать, что все они приложены в центре масс рассматриваемого объема снега): сила тяжести Mg,

сила нормальной реакции R и сила F, удерживающая снег на наклонной плоскости. Разложим силу тяжести на две составляющие, как это показано на рисунке. Составляющая Mgcosa уравновешена силой нормальной реакции R: Mgcos a=R. Поэтому далее будем учитывать только составляющую Mgsina (ее иногда называют ска-тывающей силой) и силу F, удерживающую снег на наклонной плоскости. Согласно второму закону Ньютона,

СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ ОКЕАН

Ma-Mgsina-F,

(20.1)

где a - ускорение рассматриваемой массы снега. Силу F можно представить (в общем случае) как сумму грех слагаемых:

FFr+Fc+F..

(20.2)

Здесь Fv - сила трения. Это есть сила трения покоя, пока снег лежит на склоне горы; она превращается в силу трения скольжения, когда снег начинает двигаться по склону. Сила fc - сила сцепления снега с поверхностью склона. Она обусловлена не столько неровностями, за которые зацепляется снежная масса, сколько сцеплением вследствие примерзания нижнего слоя снега к грунту, а также образования внутриснеж-ных ледяных связей. Сила f к - так называемая контурная сила. Она возникает за счет того, что нижележащие снежные массы мешают нашей массе снега соскользнуть вниз; кроме того, благодаря внут-риснежным связям вышележащий снег также будет придерживать нашу массу.

Теперь перейдем к рассмотрению каждой из четырех отмеченных ранее групп лавин. Начнем с первой. Идет снегопад, и на подветренном склоне горы постепенно накапливается снег. О том, что снег должен накапливаться именно на подветренном склоне, мы уже говорили ранее (см. окончание предыдущей главы). Обратимся к уравнению (20.1). По мере накопления снега возрастает сила Mgsina. Одновременно растет и сила F, так что Mgsina-f=0; и, следовательно, снег неподвижен (а=0). Но сила F не может расти неограниченно. При длительно продолжающемся снегопаде рано или поздно наступит мо-

мент, когда сила F, возрастая, достигнет своего предельного значения f max (для данного угла наклона а, для данных погодных условий, для данной микроструктуры снега и данной поверхности горного склона). С этого момента равновесие нарушается: сила Mg sin а продолжает расти, а сила F более увеличиваться не может. Теперь Mgsina>fmox, и, значит, Mgsina>f (а>0) - начинается скольжение снега по склону.

Рассмотрим вторую группу лавин. В данном случае увеличение скатывающей силы Mgsina оказалось недостаточным для того, чтобы возрастающая одновременно с ней сила F достигла своего предельного знэчения /так. Снегопад окончился, а лавина так и не возникла. Однако вопрос не следует считать закрытым; ведь внутри выпавшего снега будут происходить изменения, микроструктура снежного покрова будет постепенно меняться благодаря процессам испарения, подтаивания, кристаллизации. Это может привести к тому, что предельное значение