акустические свойства снега
АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНЕГА
Способность снега генерировать и проводить звуковые колебания. Снежный покров почти непроницаем для звуков, источник которых находится в воздухе, но хорошо проницаем для звуков, распространяющихся по снегу, т. е. обладает значительной звукопроводностью. Источником звука в снежном покрове могут быть сдвиговые и просадочные явления, в частности просадки снега и фирна на больших площадях, или толчкообразные оседания снега, характерные для обширных ледниковых покровов. Снежный покров, находящийся на склоне в сложно-напряженном состоянии, генерирует колебания в широком диапазоне частот, в т. ч. и слабые звуковые. Издавна известно явление скрипа снега при передвижении по его поверхности, возникающее в результате разрушения межкристаллических связей и смещения снежных кристаллов. Характер скрипа зависит от плотности снега, степени надавливания и температуры. Скрип снега бывает слышен в диапазоне температур от —2 до —20°С, повышаясь в тоне и силе звука с понижением температуры, но при морозах ниже —20°С он ослабевает. В условиях снегопада звуки затухают быстрее, чем в спокойном бесснежном воздухе. В тихую безоблачную морозную ночь появляющиеся в воздухе капельки воды (при дыхании, выхлопе и пр.) сразу кристаллизуются, что создает слабый звуковой фон, известный под названием шепота звезд.
Скорость звуковой волны в снеге зависит от его плотности, структуры, влажности, направления прозвучивания образца, степени спекания зерен, температуры, частоты звука. Эксперименты по изучению звукопроводности снега свидетельствуют о том, что в снежном покрове имеется множество каналов, дающих на выходе не одну волну, а спектр волн, на фоне которого выделяются две наиболее интенсивные волны — медленная, распространяющаяся, по-видимому, по кратчайшему расстоянию в воздушных порах, и быстрая волна, идущая кратчайшим расстоянием по ледяному скелету. В диапазоне плотностей снежного покрова от 500 до 100 кг/м3 скорость медленной волны увеличивается от 120 до 220 м/с, а ее интенсивность возрастает почти на порядок, в то время как скорость быстрой волны уменьшается от 1000 до 150 м/с, а ее интенсивность падает почти на порядок. Эти различия связаны с разным акустическим сопротивлением льда и воздуха. В свежевыпавшем снеге скорость распространения звука растет с повышением температуры, а в зернистом снеге при температурах от 0 до —17 °С остается без изменений. Звуковые волны, генерируемые внутри снежного покрова и хорошо распространяющиеся внутри слоя, на границе снег — воздух испытывают почти полное отражение, поэтому люди, засыпанные лавинами, хорошо слышат звуки зондирования, шаги по снегу, но спасатели практически не слышат засыпанных людей.
А. с. с. изучены еще недостаточно, а об А. с. с. в движущейся лавине вообще нет экспериментальных данных. Знание А. с. с. весьма важно для поисков людей, засыпанных лавиной; для изучения структуры и свойств снега по его акустическим характеристикам; предсказания лавин по звуковым и другим колебаниям, возникающим в сложно-напряженном снежном покрове в период, предшествующий сходу лавин; для исследований воздействий на снежный покров естественных землетрясений и искусственно вызванных сотрясений грунта, воздуха и самого снежного покрова.
К. С. Лосев
