Зимние и весенние условия для горнолыжного спорта

Лыжник, который изучил изменения, происходящие со снегом, и который имеет четкое представление о тех погодных условиях, при которых эти изменения происходят, понимает, что, благодаря этому, его знания в области науки о снеге расширились, а навыки горнолыжника усовершенствовались.

Могу ли я в качестве примера привести один случай из собственной жизни? Я шел на лыжах с группой более быстрых лыжников, чем я сам. Наш путь шел вниз по очень длинной и широкой заснеженной равнине, обращенной на юго-запад. Это было после полудня. Снег начинал покрываться коркой под лучами позднего зимнего солнца. Рассматривая маршрут сверху, я заметил, что склон покрыт многочисленными холмиками, такими низкими и плоскими, что их, возможно, и не заметишь при ближайшем рассмотрении, поскольку они фактически не отбрасывали тени, но я понимал, что в низинках позади них снег не будет так интенсивно нагреваться солнцем. По счастливой случайности, я был прав и обнаружил, что одни только эти участки по всей снежной равнине содержали пылевидный снег, влажный, но, бесспорно, пылевидный. Потом, стараясь именно на этих участках делать повороты во время движения вниз, я был в состоянии достигнуть подошвы склона первым, раньше моих более быстрых и приятно удивленных компаньонов.

Знание того, как и где обнаружить лучший снег для катания при конкретных условиях, хороших или плохих, добавляет массу удовольствия на маршруте не только потому, что лыжник в состоянии бежать быстрее и с большей уверенностью, но еще и потому, что он может минимизировать физические усилия.

Теперь мы рассмотрим некоторые реальные условия для горнолыжного спорта зимой и весной, но в мои цели не входит описание абсолютно всех состояний снега, соответствующих различной погоде и сезонным изменениям. Цель моего повествования отличается от цели А.Лунна, который в 1921 году приступил к написанию своей книги, являющийся до сих пор единственной в своем роде книгой, когда-либо изданной на любом языке, дающей полный перечень всех возможных существующих в природе состояний снега. Лунн хотел описать различные условия для лыжного спорта, с которыми можно столкнуться, так, чтобы новичок мог бы изучить их и таким образом получить основу своих знаний о снеге. Мой метод, с другой стороны, позволяет понять, как снег изменяется при различных обстоятельствах, и таким образом дать возможность человеку, изучающему науку о снеге, уяснить причину этих изменений. Я надеюсь, что читатель обдумает эту информацию для себя и на знании причины происходящего сформирует некую основу практического опыта. Например, Лунн писал: «Пылевидный снег прилипает, когда начинает таять, но снег, который когда-то уже полностью растаял и затем был повторно заморожен, никогда не будет опять липким». Это очень справедливо.

 

Рис.360. Подъем сквозь лес. Фотография Э. Мура (E. Moore).

 

Рис. 361. Начало восхождения. Фотография В.Т. Аллена (W.T. Allen).

 

Теперь, как я уже объяснил, липкость снега или возможность слепить из него снежный ком вызвана таянием и повторным замораживанием очень нежных частичек свежевыпавшего снега. На страницах этой книги уже было дано объяснение того, что процесс образования фирна превращает эти частички в большие гранулы, которые уже не могут измениться. Таяние и повторное замораживание больше не могут произойти, и, таким образом, снег больше не является липким. Зная состояния снега, которые, я надеюсь, описала эта книга, человек, имеющий дело со снегом, будет в состоянии принять необходимые в соответствии с ситуацией самостоятельные решения.

Это и является основным различием между двумя подходами, каждый из которых, я полагаю, правомерен, и я надеюсь, что понимание процессов, происходящих со снегом, будет особенно полезно для тех, кто, в отличие от профессионала, не живет постоянно среди снегов, а накапливает опыт лишь в короткие периоды пребывания в заснеженных районах.

Теперь давайте рассмотрим пример типичного зимнего дневного маршрута. Он проходит в середине января. Имеется слой свежего снега, который хорошо связан к подстилающим слоем. Склоны вокруг некрутые и считаются безопасными. Температура ночью обычно холодная, скажем - 5° C (23° F). На третий день после снегопада мы планируем наше путешествие.

Наш подъем (мы находимся в одном из наименее сложных по условиям местах), проходит по лесу. Мы должны попытаться проложить путь при восхождении таким образом, чтобы он проходил через наиболее открытые части леса и, если возможно, не под соснами, где состояние снега всегда сомнительное. В зависимости от направления и силы ветра во время снегопада снег может лечь как очень тонким слоем, так и, наоборот, очень глубоким и пушистым до такой степени, что лыжи будут утопать в нем. Кроме того, снег, тающий на темных, сохраняющих тепло ветках сосен над нами, будет падать на нашу лыжню и способствовать налипанию комков. Даже на открытых местах мы должны внимательно наблюдать за солнцем, сияющим над полянами, даже если условия вполне спокойные, поскольку солнце будет разогревать снег и вызывать последующее таяние, что повлечет за собой образование на нем липкой поверхности. Фактически образование налипания при спокойных теплых условиях наиболее вероятно произойдет где-нибудь в лесу, когда снег будет свежевыпавшим.

При выходе из леса мы должны ожидать, что снег будет оказывать наименьшее сопротивление нашим лыжам. На южных склонах уже может сформироваться наст, и, если он будет выдерживать наш вес и при этом сохранит мягкость (что не часто бывает в зимний период), условия будут идеальны для того, чтобы совершать восхождение. С другой стороны, на очень ранних стадиях оседания снега на южных склонах, и особенно, если солнце скрыто в тумане или среди легких облаков, вероятно, снег начнет липнуть на лыжи. Если солнце будет затенено, налипание снега можно ожидать повсеместно, на всех склонах, особенно при высокой влажности воздуха. Если осаждение снега продолжалось достаточно долго, но не на южных склонах, так, что лыжа руководителя утопает в снегу только на несколько дюймов, такой снег лучше всего подходит при восхождении. Только руководитель прилагает усилия, прокладывая лыжню, а остальные следуют за ним без усилия и без страха отклониться от основного маршрута, который всегда есть на твердом насте. Если мы находимся на большой высоте, то можем достигнуть горного хребта и подняться на него или подойти близко к нему, но будет лучше сделать это, зная, что слишком твердый наст или снег, запластованный ветром, отсутствует, чтобы потом было легче спускаться вниз в глубоком снегу. (На северных склонах, где осаждение снега не зашло далеко, снег будет пушистым и глубоким). Если ближе к вершине склоны становятся все более крутыми, мы должны снять лыжи, так как твердый наст - самая приятная из всех поверхностей, по которой можно идти пешком; если склон очень крут, руководитель может сделать в твердом насте небольшие ступеньки.

Если последние на пути склоны являются скалистыми, мы должны убедиться, что сухой снег не скользит на северной стороне или что нет влажного снега на замороженных поверхностях на юге. Зондирование с помощью лыжной палки без диска, всегда полезно провести на крутых склонах, когда лыжи сняты. Когда лыжник, привыкший скользить по поверхности снега, сняв лыжи, провалится с удивительной легкостью в снег, он получит предупреждение о предательских местах; Поскольку зондирование занимает время, хорошо бы заранее научиться на глаз обнаруживать такие ловушки, чтобы свести зондирования к необходимому минимуму.

Рис.362. Вершина Лыжной горы.

 

Рис.363. Скоростной спуск. Фотография Э. Мееркампера (E. Meerkamper), Давос.

 

Для спуска с горы мы, конечно, хотим иметь по возможности самый мягкий снег или однородную неломающуюся корку, что зимой является большой редкостью в местности без проложенной лыжни. Если снег еще не покрылся настом на южных или юго-западных склонах, воспользуемся этой возможностью, поскольку он не будет оставаться мягким долгое время. Если корка образовалась, мы должны попробовать спуститься с северной стороны, где снег будет еще мягок и будет оставаться таким в течение долгого времени. Если наш маршрут волей-неволей ведет нас вниз по южной стороне горы, есть две вещи, которые надо знать: во-первых, поскольку солнце греет сильнее всего именно эти склоны строго перпендикулярно им, когда находится в полдень в своей наивысшей точке, крутые склоны зимой будут чаще покрыты коркой от солнца и в течение всего продолжающегося сезона открытые склоны будут все больше подвергаться воздействию солнца. Поэтому состояние снега будет изменяться с изменением условий. Во время хорошей погоды с горячим солнцем более плоские склоны всегда будут более влажными и спуск с них на лыжах будет более медленным, частично потому, что вода имеет тенденцию стекать с более крутого наклона к более плоскому, без сомнения, потому что более крутые склоны удерживают меньше снега и частично потому, что более крутые склоны являются первыми, которые покрываются коркой от солнца. Следует также внимательно следить за изменениями состояния снега от пылевидного до образования корки, от плотного наста до хрупкого; многих падений — подчас неприятных — можно избежать таким образом. Второй момент, о котором надо помнить, — то, что снег, лежащий даже чуть к юго-востоку, будет меньше подвержен действию солнца, чем на южных склонах, поскольку утром солнце полностью не прогревает прохладный вечерний воздух, и это защищает снег. Зная это, при спуске мы должны попробовать взять немного восточнее. Конечно, если на пути будет кулуар на южном склоне, у которого есть восточный или лучше северо-восточный отрог, мы получим фактически северные условия склона, даже если мы спускаемся с южной стороны. (В Норвежских высокогорьях из-за того, что снег здесь нанесен ветром, двигаться по защищенным кулуарам часто является единственным способом найти пылевидный снег, тут он часто сохраняется в течение многих дней). По той же самой причине, а именно, потому что солнце оказывает на снег самое сильное действие с полудня до конца дня, зимой нежелательно совершать пробеги и подъемы в солнечные часы.

Нельзя забывать, что малейшее изменение в погодных условиях вызовет изменение в состоянии снега и явится предостережением для опытного и наблюдательного лыжника. Даже если снег совсем свежий, он тоже может быстро изменить свою структуру, хотя в таком случае наибольшее влияние на него будет иметь ветер, а не солнце.

Рис.364. Фотография Л. Тренкера (L. Trenker).

 

Рис.365. Фотография Х. Хэка (H. Hoek).

На спуске, достигнув леса, мы, если захочется, можем пройти по той части, которую избегали на пути вверх, боясь большой глубины снега, но скорее мы спустимся снова через лесные поляны. (Думаю, не нужно напоминать, как важно спускаться на лыжах по той лыжне, которая была проложена при подъему, дающую ясное представление о состоянии и глубине снега). Лиственницы, как известно, имеют листопадные иглы, и в лиственничных лесах снег будет больше походить на снег на открытом пространстве, чем на тот, который защищен соснами. Лиственницы также часто растут на большем расстоянии друг от друга, чем сосны.

Я не стал усложнять этот идеализированный зимний маршрут изменениями в направлении ветра, поскольку мы полностью рассмотрели этот вопрос в главах, посвященных снежным дрейфам и ветровым запластованиям, так что повторение не нужно. Однако стоит заметить, что, когда сильный ветер дует во время спуска, желательно двигаться по линии дрейфа снега, конечно, не на крутых местах, где запластования не сформировались до конца. Хорошая линия спуска часто находится ближе к подветренной стороне незначительного горного хребта. Недавно я спускался по широкому леднику, по левому берегу которого дул ветер и снег дрейфовал свободно, накапливаясь в очень узкой спокойной области около 30 ярдов шириной, растянутой по всей длине ледника, образуя своеобразную «ленту» прекрасного порошкового снега в три дюйма глубиной. В ста ярдах справа от меня находилась хрупкая корка, сформированная ветром, и группа, бежавшая вниз по ней, жаловалась нам на плохой снег, когда мы встретились в хижине.

Следует отметить еще один важный момент: если по той или другой причине хороший снег находится на склоне, расположенном под определенным углом в определенном направлении, можно с уверенностью сказать, что все другие склоны поблизости, у которых тот же самый угол и направление, будут покрыты таким же снегом. Этот факт, который довольно очевиден, весьма часто забывается. Обратный факт тоже верен; если обнаружен плохой снег или опасный участок на склоне определенного направления и угла наклона, ко всем расположенным таким же образом склонам следует относиться с подозрением.

Зима меняется на весну; давайте предположим, что это происходит в конце марта. Мы ушли к хижине, дойдя на лыжах до уровня высоты 6000 - 8000 футов. Это произошло опять спустя три дня после снегопада. Первое, что мы замечаем, - это то, что осталось очень немного пылевидного снега и тот, что в наличии, расположен только по северным склонам. Он не совсем похож на сухой пылевидный снег, по которому можно было быстро ехать и который обеспечивал такие замечательные пробеги в холодные дни ранее в этом же году, но различие едва заметно. После приблизительно недели прекрасной погоды высокие температуры полудня будут влиять на состояние снега, и он превратится в весенний пылевидный — это влажная разновидность прочного осевшего пылевидного снега, который обеспечивает превосходное, но медленное движение, к тому же он лавиноопасен.

Второй момент, который мы заметим, - то, что у пейзажа нет мертвого белого зимнего вида. Снег на скалах будет таять, и скалы начнут проявляться из покрова зимнего снега. Белизна снега становится менее монотонной. Корки снега, образованные под воздействием солнца, формирующиеся повсюду, отражают не на много больше яркого синего цвета неба, чем пылевидный зимний снег, в то время как тут и там находятся области наста, покрытого пленкой воды, сверкающей в отражении дневного солнца, что придает западному склону такой вид, как если бы он был вложен в футляр из золотой и серебряной ткани.

Как указывал Лунн, весенние условия более устойчивы, конечно, при ясной погоде. То есть снег становится менее чувствителен к погодным изменениям, что очевидно, если мы понимаем, какой он достиг стадии в процессе превращения в фирн. Крупные зерна снега менее подвержены влиянию ветра, поскольку нужен более сильный ветер, чтобы их переместить. Корка также не подвержена действию ветра, если только она не особенно прочная и сухая. Вся поверхность снега также становится более устойчивой, и день за днем она будет подвергаться тем же самым цикличным изменениям, по мере того как солнце будет то согревать ее, то отступать. Мы, таким образом, получаем легче, чем зимой, просчитываемый набор условий, и, по моему мнению, чтобы быть отличным знатоком состояния снега, весной человеку требуется меньше знаний и опыта, чем зимой.

Рис.366. Весенний поход. Ледник Шварценштейн, Зиллерталь, Тироль. Фотография Дж. Бильджери (G. Bilgeri).

 

Рис.367. Автор работает вместе с доктором Х.Хэком. Фотография Р. Шлосса (R. Schloss).

Лунн также указал на то, что, в отличие от зимних условий, весной снег изменяется гораздо быстрее: в полдень солнце плавит его весь, вне зависимости от его происхождения — будь то иней, пылевидный снег, покрытый коркой или другой — в однородную весеннюю снежную массу. Понижение температуры замораживает его в твердую корку ночью, и после этого снег вовлечен в регулярный цикл весенних изменений.

Из чего точно состоит этот цикл, будет описано ниже, но весенние условия могут быть наиболее легко поняты и предсказаны, если у нас имеется четкое представление о том, как они изменяются под влиянием определенных факторов. Влияние ветра весной уменьшается, поэтому мы принимаем во внимание другие факторы: погоду, высоту, время года, направление, последовательность таяния.

Погода

Если погода ясная и хорошая, с жарким дневным солнцем днем и низкой ночной температурой, образование фирна и наста — весенние условия — начинаются раньше, чем если каждый выпавший слой снега быстро покрывается свежим последующим слоем и поэтому не очень долго подвергается значительным температурным изменениям. Если сезон был очень снежным и холодным, мы можем найти пылевидный снег на северных склонах в конце засушливого марта, что обычно ожидается уже в конце февраля.

Высота

Как описано выше, в связи с летними условиями, чем выше мы поднимаемся, тем дольше будем встречать зимние условия, грубо говоря, на северных и северо-восточных склонах на высоте 6000 футов будет находится тот же самый снег в середине марта, как и на склонах того же самого направления на 9500 футах в конце апреля.

Время года

Поскольку дата летнего солнцестояния (22-ого июня) приближается и солнце достигает своего самого высокого положения в полдень, зимние условия на любой данной высоте будут распространены все меньше и меньше и продлятся в течение более короткого времени. После того как период солнцестояния прошел, начнется обратный процесс, но с задержкой на несколько недель вследствие большего общего прогревания воздуха, которое происходит по мере течения летних месяцев, а также из-за дефицита свежего снега

Направление

Снег на всех восточных склонах меньше подвергается действию солнца, чем на южных и западных склонах. Нельзя забывать, что после весеннего равноденствия солнце поднимается к северо -востоку и устанавливается на северо- западе так, что северные склоны больше не защищены от воздействия его лучей. Кроме того, с течением времени все более плоские северные склоны освещаются прямыми солнечными лучами в полдень. Северные, северо-восточные до северо-западных склонов меньше всего подвергнуты этому, потому что наименьшее количество тепла снег получает рано утром.

Последовательность таяния

Лунн говорит, что снег исчезает весной в следующем порядке: крутые южные склоны, пологие южные склоны, высокие склоны, пологие северные склоны и, наконец, крутые северные склоны. Как было уже указано, изменение последовательности должно приковать к себе пристальное внимание со стороны лыжника. Цикл изменений, который считается нормативным, основан на подробных сведениях, описанных Лунном в журнале «Лыжный спорт в Альпах», который я воспроизвожу с его согласия, сделав некоторые изменения и дополнения. Это делается для того, чтобы представить типичные условия в апреле на высоте около 6000 - 8000 футов.

Восход солнца: жесткий наст на 8000 футов. Перфорированная корка на высоте 6000-7000футов. Корка, покрытая водой.

7-10 часов. Плотный снег на юго-восточных и южный склонах.

9-12 часов. Плотный снег на северных и северо-восточных склонах.

12-17 часов. Все южные склоны пропитаны водой, негодны для лыжного катания и даже опасны. На больших высотах северных склонов встречается как плотный снег, так и хрупкая корка.

15-17 часов. Во время жаркой весенней погоды, сопровождаемой низкой относительной влажностью, ясным небом и спокойным воздухом, выше полностью растаявшего снега может образоваться хороший слой смоченной водой корки. Это создает превосходные условия для лыжного катания, но следует внимательно следить, когда этот снег чередуется с участками обычного влажного снега; так же надо следить за тем, чтобы влажный снег нижних уровней был надежно закреплен.

17 часов - закат солнца. Весенний снег на южных склонах по мере снижения солнечного освещения начинает замораживаться. Поскольку вечерний мороз влияет на образование корки, она или становится хрупкой сначала и жесткой потом, или за несколько дней смачивается водой, или на низких уровнях образуется перфорированная корка.

Тут следует отметить, что весной на развитие корки, достаточно прочной, чтобы удержать лыжника, даже когда ее поверхность тает, может уйти от трех до четырех дней в зависимости от температуры и тени, а также вечерних температур. Прежде чем будут достигнуты эти условия, корка останется хрупкой, и Лунн дал ей в этом состоянии название «переходная корка». Это, фактически, хрупкая корка, созданная действием солнца, и я предпочитаю это название. Эта корка может быть не ломаться от веса человека на лыжах, но ботинок будет всегда пробивать ее; во время поворотов она не будет дробиться только самыми опытными лыжниками.

На северных склонах, особенно на тех, которые смотрят на северо-восток, весенний снег и условия образования корки после полуденной влажности возникнут приблизительно на один час раньше, чем на южных склонах. Сочетая этот цикл изменений с факторами, описанными выше, специалист по снегу будет в состоянии предсказать его состояние.

Я не могу сказать лучше Лунна и в заключении цитирую его дословно:

«В марте создаются прекрасные условия для лыжного спорта обычно с рассвета до заката. Особенно если проходить от южных до северных склонов по мере движения солнца. С середины до конца апреля лучшее и самое безопасное катание на лыжах обычно получается между рассветом и одиннадцатью часами утра и по вечерам приблизительно с пяти часов и далее… в мае на низких высотах нужно или ходить на лыжах рано утром до восьми часов или вечером, начиная с половины восьмого или с восьми. Рано утром Вы получаете самую лучшую перфорированную корку, или «лыжный» наст, а вечером после того, как солнце село, под вашими лыжами - быстро гранулированный снег...»

 

СНЕЖНЫЕ КАРНИЗЫ

В качестве введения к этой главе я хочу выразить свою признательность ученому и альпинисту Вилли Вельценбаху, который несколько лет тому назад передал мне оригинал своей диссертации о горных карнизах, которая должна была служить ему для получения докторской степени. Доктор Б.Паульке, большой авторитет по вопросам снега, позднее сообщил мне содержание другой диссертации Вельценбаха, которая была прежде опубликована под фамилиями Вельценбаха и Паульке.

Труды, которые доктор Вельценбах посвятил вопросам снега, открыли мне глаза на широкое поле деятельности, открывающееся перед научным исследователем, занятым вопросами снега в связи с занятиями спортом. С помощью Вельценбаха и с разрешения германского и австрийского альпинистских клубов я дал в «Британском Лыжном Ежегоднике» большой обзор работ Вилли Вельценбаха, и на основе этих работ я написал нижеследующие страницы. Но кроме того, мною лично был произведен ряд опытов и исследований природы и структуры ветра, дующего через гребни, и в течение 1933, 1934, 1935 годов я провел немало опытов, которые, однако, привели меня к иным результатам, чем Вельценбаха.

Карниз можно определить как отложение снега, выступающее над гребнем ледяной или скальной вершины. Рис. 188 представляет карниз того типа, который обычно встречается над летней линией снега. Рисунок является иллюстрацией номенклатуры, которую я принял при описании карниза.

Терминология:

Корень – соединение между отложениями снега, образующими карниз, и снега, лежащего на гребне или склоне горы.

Лицо – передняя часть карниза, наиболее далеко отстоящая от корня.

Откос – крутой снежный склон (обычно 52,5 градуса), расположенный непосредственно под лицом карниза.

Крыша – снежная поверхность между корнем и лицом (в закругленных карнизах подобно тому, который изображен на рис. 188, крыша закруглена до самого дальнего нависающего края карниза. В этом месте начинается лицо карниза).

Загибание – процесс закругления или завертывания, который наблюдается у лица карниза.

Ледяное ядро – лед, лежащий под фирновым полем, которое обычно покрывает скалу или гребень.

Звено карниза – отдельное звено карниза засасывания или спрессовывания.

Карнизное соединение – соединение нескольких карнизных звеньев, обычно называемых «карнизом».

 

СТРОЕНИЕ ПОТОКОВ ВЕТРА, ДУЮЩИХ ЧЕРЕЗ ГРЕБНИ

Карнизы формируются с подветренной стороны. Они возникают вследствие потока ветра, дующего через гребень. Поэтому первой задачей при изучении образования карнизов является исследование пути, проходимого потоками ветра, когда они переходят через гребень. Это нелегкая задача, так как, какими бы стабильными не были аэродинамические законы на ровных или правильных поверхностях, потоки ветра легко поддаются влиянию шероховатых или неровных поверхностей гребня, и поэтому по своей природе они нередко представляют собой неожиданную и, можно даже сказать, эксцентрическую картину. Однако при тщательной комбинации теории и практических наблюдений мы можем достичь более или менее точных общих заключений. Для этой цели необходимо исследовать несколько фактов.

Морганс очень тщательно исследовал структуру ветра в горах в отношении больших завихрений, и диаграммы и описания, которые он составил, показывают, что при нормальных условиях колебания температуры между долиной и вершиной в условиях средних скоростей ветра за гребнем образуется завихрение, форма которого может быть изображена следующим образом. (дан рисунок). Естественно, такие большие завихрения имеют отношение к рассматриваемому нами вопросу лишь постольку, поскольку они влияют на состояние воздуха на расстоянии одного или двух футов от гребня. При скоростях ветра, превышающих 22 мили в час, говорит Морганс, цитируя Георгии: «Эти локализованные завихрения исчезают, и атмосферный поток принимает общее направление в зависимости от обычных изменений». Эти общие колебания воздуха имеют свое противоречие, которое будет описано ниже и иллюстрировано рисунком 197.

Рис. 190, взятый из статьи о завихрениях на скалах, написанной в свое время Дайнс, изображает, как образуется обратный поток воздуха, после того как ветер прошел через гребень. (дан рисунок).

 

Рис. 189. Потоки ветра, дующего через гребень

 

Рис. 190. Образование обратного потока воздуха при скорости ветра 15-20 миль в час. Здание 15 футов высотой и 15 футов шириной.

 

Приведенное объяснение подтверждается так же следующими тремя рисунками №№ 191-193, которые изображают дым, проходящий через искусственный гребень со скоростью приблизительно 11 миль в час. Сперва мы видим основной поток воздуха, проходящий через гребень и понемногу получающий типичное направление в сторону земли; от времени до времени, как показано на следующих двух фотографиях, отделяются самостоятельные массы дыма, толкаемые порывами, и эти массы дыма подхватываются медленным обратным потоком, поднимающимся снизу вверх к гребню.

Рис.191

Рис.192

Рисю193

Рис.194

 

Иногда приблизительно на таком же расстоянии от гребня образуется великолепное закругленное завихрение, вращающееся в течение нескольких секунд, затем продвигающееся вперед и рассеивающееся.

Все время, пока мы вели эти опыты, имелся непрерывный устойчивый поток воздуха, шедший вверх вдоль самой стенки гребня, как показано на рисунке 195. Фотографии не дают ясного представления об этом потоке, но он мог наблюдаться нами в силу того, что он двигал дым вверх и поднимал частицы золы, причем его движение было подтверждено показаниями анемометра, стрелки которого показывали направление вверх гребня. Отмеченная скорость этого поднимающегося потока обычно составляла одну треть главного потока, в данном случае равнялась приблизительно 1 и 1/3 мили в час.

Серией опытов, поставленных на острове Сарк, было полностью подтверждено, как это видно из фотографии и диаграммы 196, направление потока воздуха при силе ветра в 35 миль в час, то есть почти при урагане.

Наконец, серией широко поставленных лабораторных опытов, выполненных мистером Добсом и мной, было достигнуто полное повторение результатов опытов на открытом воздухе, которые описаны выше. Поднимающийся поток был совершенно ясно зафиксирован, хотя он не был особенно силен, и точно так же было подтверждено его отклонение почти под прямым углом, когда он встречался с основным потоком воздуха. Точно так же мы установили наличие целого ряда небольших перемещающихся вихрей в точке соединения обоих потоков воздуха – главного и обратного, и это показано на рис. 197.

Рис. 195. Непрерывный устойчивый поток воздуха идет вверх вдоль искусственного гребня

Рис. 196. Диаграмма показывает направление потока воздуха при силе ветра в 35 миль в час

 

В наших лабораторных опытах мистер Добс нашел, как он и ожидал, что если слабый обратный и поднимающийся поток воздуха будет усилен (что могло иметь место, если по какой-либо причине обратный подветренный поток получит достаточную силу или если основной поток резко изменит свое направление), то непосредственно под карнизом образуется сильный, стоящий на одном месте вихрь, как это указано на рис. 198. Направление его вращения будет обратным движению ветра в его основном потоке (в данном случае против часовой стрелки). Это тоже приводит к предположению, что если бы сильное давление ветра вызвало бы быстрое понижение линии потока воздуха на подветренной стороне, то образовался бы вихрь в противоположном направлении, а именно, в данном случае, по часовой стрелке. Это завихрение указано на чертежах Вельценбаха, где он описывает образование карнизов, но мне никогда не удавалось обнаружить его во время своих опытов. Образуются ли подобные завихрения в действительности в природе, трудно сказать, но во всяком случае, если бы они образовывались, они должны были бы влиять на форму карниза и создавать непосредственно под карнизом большую пустоту, выдувая часть снега с нижней части лица. Подобные пустоты показаны на рис. 213, однако они отнюдь не всегда имеются налицо и по существу даже они довольно редки, что соответствует моему предположению, что самое завихрение подобного рода очень редко встречается.

В связи с опытами, имеющими целью показать структуру ветра на открытых местах, исследователи обычно пользовались целым рядом различных приспособлений, в частности воздушными змеями, хлопком и воздушными шарами. Я обычно применял дымовые свечи, которые горят интенсивным темным дымом в течение полутора минут. Эти свечи вполне удовлетворительны при сильном ветре, но я думаю, что все же лучше пользоваться газетной бумагой, смоченной азотно-кислым калием и загрязненной сажей в порошке. Такая газета тлеет медленным огнем, давая густой дым и частицы золы, которые, увлекаясь потоком ветра, дают хорошее представление о поведении снежинок во время снегопада. Применение для этой цели конфетти оказалось непрактичным, так как конфетти имеют удельный вес по крайней мере 0,94, а иногда даже больше. С другой стороны, один лишь дым слишком легок, и поэтому комбинация дыма и бумажной золы кажется наиболее подходящей, так как приблизительно соответствует строению и плотности ветра и движению снега.

Рис. 197. Схема завихрения

 

Рис. 198. Завихрение за искусственным гребнем

 

ПЕРВОНАЧАЛЬНАЯ ГИПОТЕЗА ОБ ОБРАЗОВАНИИ КАРНИЗОВ

Пользуясь основными данными, приведенными выше, мы можем построить с некоторой долей вероятности гипотезу о структуре ветра на той части гребня, где образуется карниз. Это изображено на рис. 199.

Естественно, точная форма будет очень сильно меняться в зависимости от формы гребня и от скорости ветра, но основными образующими факторами являются ветер, двигающийся через гребень, и встречный поток, поднимающийся вдоль подветренной стороны склона и резко поворачивающий под прямым углом параллельно основному потоку. Между этими двумя потоками сразу за прямоугольным поворотом образуется небольшое треугольное поле, находящееся в спокойном состоянии и называемое «пространством мертвого воздуха».

Частицы снега, наносимые на гребень и выносимые за гребень, откладываются в этом пространстве снежинка за снежинкой и образуют карниз.

Вельценбах и Паульке объясняли образование карниза именно таким путем, но они описывали другие движения ветра, а не те, которые я установил в своих опытах. Моя аргументация приводится ниже.

(Теоретически следует ожидать, что если наветренный склон около гребня теряет угол падения и даже, быть может, несколько опускается перед тем, как резко падает в сторону подветренного склона, то карниз должен образоваться более просто, так как эта форма гребня увеличит размеры «пространства мертвого воздуха» и даст карнизу более твердый устой на самом гребне. Фотография 202 дает довольно резкое подтверждение тому, что исключительно большой карниз образовался на крыше хижины, где условия выравнивания гребня облегчали образование карниза).

Рис. 199. Структура ветра на той части гребня, где образуется карниз

 

Рис. 200. Воздушные потоки через гребень и образование карниза

 

Рис. 201. Гребень с плоской вершиной. Образующийся карниз крупнее по сравнению с рис.200.

 

КАРНИЗЫ ЗАСАСЫВАНИЯ И КАРНИЗЫ СПРЕССОВАНИЯ

Исследователи описали две формы карнизов, так как, когда они делали разрезы через карнизное соединение, они часто обнаруживали перемежающиеся слои более плотного и менее плотного снега, причем удельный вес их колебался, как это указано в следующей таблице.

Номер слоя	Удельный вес менее плотного снега	Удельный вес более плотного снега
1 и 2 верхние слои карниза	0,220	-
3 слой карниза	-	0,420
4 слой карниза	0,352	-
5 слой карниза	-	0,466
6 слой карниза	0,400	-
7 слой карниза	-	0,480
8 слой карниза	0,425	-
9 слой карниза	-	0,490
10 слой карниза	0,440	-
11 слой карниза	-	0,500
12 нижний слой карниза	0,450	-

В нижних слоях удельный вес снега обоих типов почти одинаков вследствие образования фирна и давления верхних слоев, но вверху, там, где эти факторы еще не оказывают своего влияния, можно отметить, что более плотный снег почти в два раза тяжелее менее плотного.