Горный туризм

Воздушная волна?

За лавинами из сухого снега, которые сопровождаются возникновением снежнопылевого облака, давно утвердилась дурная слава: многие свидетели утверждают, что их сопровождает страшная разрушительная „воздушная волна", „лавинный ветер" или „лавинный вихрь". Нередко говорят о том, что „воздушная волна" вызывает гораздо большие разрушения, чем сама лавина. К сожалению, объективных данных об этом явлении весьма мало, из описаний свидетелей трудно понять, о чем идет речь — о каком-то четко отделенном от лавины явлении, происходящем в воздушной среде, или о снежнопылевом облаке, являющемся частью лавинного тела. Это никак не связано с добросовестностью или объективностью свидетелей; своей неопределенностью их показания обязаны той реальной обстановке, которая существует при сходе лавины. В таких случаях обычно идут сильные снегопады, наблюдаются метели, но даже в хорошую ясную погоду достаточно сильная воздушная волна не может не поднять в воздух снег с поверхности земли, не сорвать его с крон деревьев и скал. Все это практически не позволяет отделить „воздушные волны" чистого воздуха от снежнопылевого облака. Отсюда возникают различные недомолвки и неточности в описании действий „воздушной волны".

Вот, например, цитата из описания, сделанного начальником Бернской железной дороги Е.Циммерманом: „Однажды я был свидетелем следующей картины: большой барак задолго до того, как его достигло снежное ядро лавины, развалился на части, словно карточный домик. Балки и доски полетели в воздух и упали на, противоположный склон, снег же самой лавины остановился, не дойдя до дна долины". Если Е.Циммерман говорит о „снежном ядре", то, наверное, он подразумевает нечто, бывшее сверх ядра. Может быть, это было снежное облако?

В.Фляйг, собиратель необычных фактов о лавинных явлениях, описав разгром, который был учинен на станции Даллас в 1954 году, объяснил его действием воздушной волны, которая переместила на 80 метров железнодорожный вагон и бросила 120-тонный электровоз с колеи на здание вокзала. Однако впоследствии А.Фельми использовал этот же эпизод для анализа поведения и скорости пылевой лавины.

Характерно замечание М. И. Анисимова, знатока хибинских лавин: „Если слабая воздушная волна достигает леса, то "стволы деревьев с нагорной стороны покрываются плотным и прочным слоем снежной пыли, который в поперечнике имеет форму треугольника, обращенного вершиной к склону". Само это описание наглядно свидетельствует о том, что речь здесь идет о снежнопылевом потоке, который всегда припечатывает слой снежной пыли к предметам, стоящим на его пути.

Отсутствие достоверных данных породило множество гипотез о причинах образования „воздушной волны", которые можно разделить на три группы.

Часть исследователей представляет „воздушную волну" как поток воздуха, идущий впереди лавины. Появление потока приписывается разным причинам, например, возникновению зоны разрежения в тылу лавины в момент ее образования: туда устремляется воздух, и этот поток при торможении лавины обгоняет ее и мчится перед ее фронтом; действию фронта лавины как поршня, который гонит воздух перед собой; выжиманию из пористого лавинного тела воздуха, когда при торможении снег в лавине уплотняется; выжиманию и выталкиванию воздуха из-под уступа, когда лавина совершает прыжок с него; образованию струйного течения воздуха, вовлекаемого в движение поверхностью лавинного тела и стекающего с его переднего фронта. Так или иначе, „воздушная волна" представляет собой поток воздуха.

Есть факты, которые подтверждают, что при прохождении лавины давление воздуха может меняться. При возникновении лавины давление падает иногда на 15 миллибар (среднее давление атмосферы 1013 миллибар), а при ее движении может повышаться на 5 миллибар. Но такие изменения давления не могут вызвать значительных разрушений.

Другая группа исследователей утверждает, что „воздушная волна" — это в действительности ударная волна, то есть она того же типа, что и ударная волна, возникающая при преодолении самолетом звукового барьера. Предполагается, что ударная воздушная волна может образоваться из-за быстрого сжатия воздуха перед фронтом лавины (тот же поршень, только действующий с большой скоростью), соударения лавины с препятствием, в результате чего из нее выжимается воздух; возникновения в лавинном теле колебательных движений, которые порождают ударные волны.

Еще одна группа исследователей считает, что „воздушная волна" — это вихревые образования, возникающие в процессе движения лавинного тела. Это может быть полукольцевой вихрь, опоясывающий тело лавины и отрывающийся от него при торможении, то есть завихрение на границе сильной струи и окружающего невозмущенного воздуха.

Вихрь может породить также стекающий с переднего фронта лавинного тела воздух; этот вихрь с горизонтальной осью при торможении лавины отрывается и уходит далеко вперед.

Все указанные механизмы возникновения „воздушной волны" так или иначе подразумевают участие в создаваемом лавиной движении воздуха снежнопылевой составляющей, так как трудно себе представить, чтобы при такой непосредственной связи многих механизмов с самим лавинным телом в движении не участвовал снег.

Лавинщик, альпинист и горнолыжник Н.Урумбаев впервые попытался исследовать „воздушную волну" инструментальными методами. Следами „воздушной волны" он считал все повреждения и нарушения, которые обнаруживались за пределами отложения лавинного завала. В течение нескольких зим Н.Урумбаев обследовал лавины в районе Приэльбрусья. Всего было изучено 629 лавин. Только у 93 из них, то есть у 15 %, были обнаружены следы „воздушной волны". В подавляющем большинстве это были лавины из сухого снега. Только в четырех случаях следы „воздушной волны" наблюдались у лавин другого типа, но они показали, что это были очень слабые „волны" с небольшой дальностью распространения. По материалам наблюдений в Хибинах также было определено количество лавин, сопровождавшихся „воздушной волной"; там она бывает только у каждой сотой лавины, и все эти лавины из сухого снега.

В зоне следов Н.Урумбаев выявил три зоны разрушений от „воздушной волны". В первой зоне, которая начинается сразу после границы остановившегося тела лавины, „воздушная волна" валит и ломает деревья, а также крупные ветки у сохранившихся стволов, придавая кроне асимметричную форму, с ветвями, вытянутыми в направлении движения волны. В следующей зоне „воздушная волна" ломает и разбрасывает ветки деревьев — она так и называется: „зона разброса веток". В последней, самой удаленной от лавинного тела, зоне „воздушная волна" только сдувает снег с деревьев.

Так же, как и М.И.Анисимов, Н.Урумбаев отмечает, что на стволах деревьев, на выступающих камнях, скалах и стенах сооружений при прохождении „воздушной волны" образуются плотные корки мелкозернистого снега. Постепенный переход от зоны к зоне говорит о последовательном ослаблении „воздушной волны". По Следам полома и повреждений деревьев были рассчитаны величины изменения давления „воздушной волны" с удалением от границы лавинного завала. Давление в этом направлении быстро падает, максимальное давление лежит в пределах 0,5—1,0 тонны на квадратный метр. Полное затухание „воздушной волны" происходит на расстоянии, равном 10—20 % дальности выброса лавины. На основе этих наблюдений Н.Урумбаев выдвинул еще одну — теперь уже четвертую — гипотезу, предложив считать, что „воздушная волна" есть не что иное, как оторвавшаяся от начинающего тормозить лавинного тела его снежнопылевая часть. Впоследствии наблюдения за снежнопылевым облаком на специально установленных металлических вышках с датчиками скорости н давления подтвердили эти предварительные выводы.

Из всей суммы наблюдений Н.Урумбаева следует, что в подавляющем большинстве случаев так называемая воздушная волна является оторвавшимся после торможения или остановки основного лавинного тела снежнопылевым облаком, которое, испытывая значительно меньшее сопротивление, чем основное ядро, движется в направлении, заданном первоначальным импульсом, поддерживаемое продолжающими поступать из лавиносбора порциями набегающих снежнопылевых масс.

Но все же есть документированные факты, которые не укладываются в эту схему,— лавина и здесь проявляет свой многоликий нрав. Ю.Д.Москалев описал случай схода крупной лавины, объемом 160 тысяч кубических метров, на Чаткальском хребте (Тянь-Шань) 7 января 1975 года. Промчавшись 2 километра по склону, лавина ударила в противоположный берег долины, повернула вниз на 90 градусов и вскоре остановилась, а в полутора километрах вниз по долине в поселке в результате воздействия „воздушной волны" открылись двери в домах и из топящихся печей выбросило угли. В.Фляйг описал почти подобный же случай в Швейцарских Альпах, где на расстоянии 1—1,5 километра от места остановки лавины, в селе Штехельсберг, „воздушной волной" выбило множество оконных стекол.

Такие случаи требуют, конечно, иного объяснения, здесь теория снежнопылевого облака не работает.

Внимательное и объективное изучение следов разрушений, оставляемых „воздушной волной", например в Хибинах, на Кавказе и в Альпах, убеждает, что на самом деле действия „воздушной волны" всегда значительно менее разрушительны, чем действия самого лавинного тела. И это естественно, так как разрушительная сила определяется прежде всего плотностью потока при одинаковой скорости. Плотность снежнопылевого облака обычно в 50—100 раз меньше плотности основного ядра лавины и равняется 2—3 килограммам на кубический метр, плотность чистого воздуха еще в 10 раз меньше плотности снежнопылевого облака. А измеренные скорости снежнопылевой составляющей не превышали скорости лавинного тела.

Данных для окончательного выявления природы „воздушной волны" еще недостаточно, вся работа — впереди...