100 великих рекордов стихий - Непомнящий Николай Николаевич - Страница 21

Суть метода довольно проста. Все диэлектрические материалы, а к ним относятся и снег, лёд, горные породы, при пластической деформации, а также последующем разрушении, являются источниками эмиссии светового излучения, акустических сигналов и электромагнитного излучения в радиодиапазоне.

То, что лёд или горная порода при разломе трещит, то есть излучает акустическую эмиссию, было известно тысячелетия назад; световые вспышки при разломе кристаллов были зафиксированы всего лишь пару сотен лет назад, а то, что снег и лёд при трении и разрушении излучают радиоволны, впервые обнаружили исследователи на пороге семидесятых годов XX века, и тогда же в мировой практике начались исследования акустической эмиссии снежно-ледяных структур при их деформации и разрушении. В лабораторных условиях эти методы были равнозначны: датчики на образцах легко улавливали и звук, и радиоволны. Но стоило выйти на природу, и все убедились в явном преимуществе радиометода.

Готовящаяся сойти лавина или ползущий ледник излучают акустические сигналы в довольно широком спектре: от инфра- до ультразвука.

Эксперименты, проведённые в США и Швейцарии, показали, что акустическая эмиссия резко увеличивается за несколько часов, а то и суток, до схода снежной лавины или подвижки ледника. Человек не слышит этот предупреждающий сигнал природы, зато их прекрасно воспринимают наши четвероногие друзья — собаки. В сборнике «Земля и люди» за 1981 год есть статья А. Кузнецова «Джанги-горноспасатель», посвящённая собаке, умеющей находить и спасать людей, засыпанных в горах снежными лавинами. Но собака, как оказалось, была способна и на большее — она могла предчувствовать и сход лавины. Её хозяин, Иосиф Кахиани, недоумевал: «Ну хорошо, чутьё у собаки, нос. А вот скажи мне, как собака может почувствовать приближение лавины? Как может знать, что здесь скоро пройдёт лавина? А ведь знает, скулит…»

Теперь на вопрос Кахиани ответить просто: собака слышит ультразвук, который излучает лавина перед сходом за несколько часов и который резко усиливается за несколько минут перед сходом.

Подобные случаи были не раз описаны и в зарубежной литературе. Например, случай с известной альпийской собакой по кличке Дьег. Отыскав засыпанных снежной лавиной пятерых крестьян, она вдруг села и завыла. Люди сначала ничего не могли понять: все попавшие в лавину были спасены, почему же она воет? На всякий случай спасатели поторопились покинуть опасное место. Через десять минут сошла вторая, ещё более мощная лавина. Не уйди они вовремя, все были бы погребены под снегом. И с акустикой всё не так просто. Инфразвук дальнобоен, его можно зарегистрировать в виде сейсмоакустической волны обычным сейсмографом. Но точно такие же сейсмические сигналы идут и от напряжённых горных пород. Более того, даже приближение циклона усиливает микросейсмы в пункте наблюдений. «Вытянуть» сейсмический сигнал от подвижки ледника из прочих природных помех пока надёжно не удаётся, разве что с помощью сейсмографа, размещённого прямо на теле лавины или ледника, что небезопасно для размещающих, да и наблюдателей, если его сигналы не транслируются по радио. Но сошла лавина, растрескался ледник — и надо ставить новую аппаратуру. Дорого, тем более для нынешней России. В ней на безденежье изобрели нечто более простое: натянутую на леднике или в предполагаемом месте схода лавины проволоку с электрическим звонком или лампочкой. Пошла лавина, лампочка погасла. Есть и дистанционные методы: на леднике втыкают в лёд вешку и наблюдают за ней из сравнительно безопасного места в теодолит. Точнее, наблюдали, теперь нет денег ни на теодолиты, ни на наблюдателей.

Ещё хуже ситуация с ультразвуком. В воздухе он распространяется лишь на десятки и сотни метров от лавинного очага, что совершенно недостаточно для лавинного картирования, необходимого для объявления лавиноопасного периода. К тому же надо ставить датчики рядом с каждой потенциально опасной лавиной, что чревато неожиданностями.

И совершенно другое дело — регистрация радиосигналов от потенциальных лавин. Направленные радиоантенны позволяют фиксировать источник сигнала в пределах многих километров, с достаточно безопасного расстояния, а заблаговременность их появления, согласно оценкам, составляет несколько часов, причём сигнал резко усиливается за несколько минут перед сходом. Лавины разных типов (сухие, мокрые, из снежных досок и т. п.) излучают по-разному в разных диапазонах, и можно по характеру сигнала в ночное время и при отсутствии видимости определить тип и прикинуть массу сходящей лавины.

Снег, с точки зрения физики, надо считать… жидкостью! Хотя бы потому, что он, как и вода, тоже течёт вниз по склону. Правда, скорость течения в данном случае невелика — от 1 до 10 сантиметров в сутки, но даже столь незначительные перемещения могут стать причиной трагедии.

Это объясняет, почему горцы, сообразуясь с тысячелетним опытом, возводят строения на склонах гор на чрезвычайно мощных фундаментах даже в тех местах, где лавин никогда не бывает: постройку может срезать снежным течением.

Чтобы в конце концов укротить снежные лавины, нужно не только знать все тонкости снежных течений, но и понимать язык «говорящего» снега.

На сегодняшний день можно сказать определённо: при своём движении вниз снег-жидкость подаёт сигналы в ультразвуковом диапазоне частот. Частицы снега цепляются друг за друга, неровности склона, тем самым издавая звуки.

Если эти шумы уловить высокочувствительными микрофонами и расшифровать язык «говорящего» снега, то можно будет сразу же, без всяких замеров, судить о состоянии снежного покрова на горном склоне, его безопасности для лыжников и альпинистов. Однако услышать «голос» снега зачастую мешает… сам снег! Он является отличным шумопоглотителем, и его верхние слои старательно глушат звуки, издаваемые нижними. Поэтому учёные Москвы и Санкт-Петербурга, возобновившие исследования 70-х годов и ведущие их совместно с коллегами из Терскольского филиала Высокогорного геофизического института, пошли по другому пути. Лавины, как выяснилось, обладают собственными «радиостанциями»: испускают при движении ещё и электромагнитное излучение, причём у лавин из свежевыпавшего снега максимум излучения приходится на диапазон частот порядка 1 МГц (средневолновый радиодиапазон), а вот старый, слежавшийся снег ведёт радиопередачи на более высоких частотах. Новый способ регистрации движения лавин уже опробован на практике. В ряде случаев электрические сигналы оказались настолько сильными, что их удалось уловить специальными приёмниками, установленными не только на поверхности снежных или ледовых полей, но и на борту самолёта Ан-2, пролетавшего на высоте около 100 метров.

Изучение «голоса» снега лишь первый этап исследований. Сегодня учёные пытаются подслушать и «разговоры» ледовых полей, скажем, в Северном Ледовитом океане.

Суть дела можно понять, проведя один нехитрый опыт. Снимите с себя шерстяной или синтетический свитер — и он затрещит, засверкает в темноте искрами. В школьном курсе физики такое явление называется электризацией трением, учёные давно знакомы с ним.

Но, оказывается, нечто подобное существует и в природе. При деформации кристаллов льда и снега при лавинах, горных пород при подвижках земной коры, даже обычной соли под ударами молотка возникают электрические сигналы. Любой же электрический сигнал, как известно, сопровождается возникновением электромагнитных волн. Вот на каком принципе основано действие «радиостанций» снежных лавин. Впервые этот эффект заметил профессор Томского политехнического института А. А. Воробьёв. По его словам, «импульсные электротоки возникают уже при замерзании капель воды». И в дальнейшем все процессы, связанные с перекристаллизацией или деформацией льда, а именно: растрескивание, торошение, подвижка ледовых полей, сопровождаются электромагнитным излучением.

Более того, исследователи обратили внимание, что на Крайнем Севере, в Сибири, а иногда и в Крыму, во время сильных метелей случаются зимние грозы и шаровые молнии. По мнению учёных, основной причиной этого является трение снежинок, сухих крупинок льда друг о друга при сильных метелях, шквальных порывах ветра.