В утренние часы в горах происходит подтаивание находящегося
между камнями льда. Это приводит к уменьшению сцепления камней друг
с другом, к возникновению шумных камнепадов, лавин и осыпей. В вечерние
часы камнепады происходят из-за перемещений камней при замерзании
воды. Так как камнепады приносят людям немало вреда, разработаны
приборы, предупреждающие о возможном обрушении пород – они фиксируют
звуки, возникающие в горной породе при растрескивании, предшествующем
камнепаду.
Растрескивание ледяного покрова на крупных внутри-материковых
водоемах и в северных морях сопровождается звуками, напоминающими
сухие ружейные выстрелы. Чем толще лед, тем шире и глубже трещины
и сильнее звуки растрескивания. В полярных странах они настолько
часты, что привыкшие к ним животные не боятся и настоящих выстрелов.
Интенсивность растрескивания льда зависит от глубины и скорости
выхолаживания, от степени неоднородности структуры льда и покрывающего
его снежного покрова. Особенно благоприятно для образования трещин
отсутствие снежного покрова на льду. Чаще всего растрескивание наблюдается
при первых больших морозах в начале зимы и при резких потеплениях
в ее середине. Вот как описывает звуковые эффекты при растрескивании
льда на Телецком озере на Алтае О.И. Алекин: «В морозную ночь все
озеро наполнено непрерывным треском, напоминающим отдаленную ружейную
стрельбу, временами в эти звуки врываются более сильные удары, напоминающие
удары колокола – это образуются более крупные трещины. Подхватываемые
эхом соседних гор, звуки приобретают характер подземного гула...»
Разломы льда в океане под влиянием сил сжатия (ветер,
течения) или сейсмических возмущений сопровождаются глухим гулом,
похожим на отдаленные подводные взрывы.
В зоне вечной мерзлоты при замерзании подпочвенных
вод происходит вспучивание почвы, образуются бугры. Возникновение
значительных масс подпочвенного льда сопровождается резкими звуками,
напоминающими артиллерийский обстрел. Деревья могут при этом склоняться
до земли, в воздух поднимаются столбы снежной пыли и ледяных осколков.
Верхоянская впадина в Сибири во время зимних ночей
сильно выхолаживается, В сухом приземном слое воздуха при температуре
– 65° покрывающий почву неглубокий снежный покров наполовину испаряется.
Все это создает благоприятные условия для охлаждения почвы. С сильным
треском она при этом разрывается на небольшие участки (полигоны).
В полярных странах нередко наблюдается явление,
получившее название «толчки фирна». Оно состоит в том, что при резком
оседании верхних разрыхленных слоев снега возникают сопровождаемые
сильным гулом и треском мощные колебания снежного покрова, простирающиеся
на 3...4 м в глубину и охватывающие площадь в несколько десятков
километров. «Толчки фирна» могут быть вызваны движением по поверхности
снега машин, человека или животного, а иногда и просто давлением
ветра. Впервые это явление было отмечено немецким метеорологом А.
Вегенером в Гренландии во время экспедиции в 1930 году.
Внимательные наблюдатели природы давно уже обратили
внимание на изменение с понижением температуры воздуха скрипа снега
при ходьбе: при низких температурах скрип всегда более звонок. Некоторые
метеорологи первой четверти нашего века предлагали даже оценивать
температуру по воспринимаемым на слух изменениям в характере скрипа
снега.
Акустические измерения показали, что в спектре скрипа
снега имеются два пологих и не резко выраженных максимума – в диапазоне
250...400 Гц и 1...1,6 кГц. В большинстве случаев низкочастотный
максимум на несколько децибел превышает высокочастотный. При температуре
воздуха выше – 6° высокочастотный максимум сглаживается и нередко
полностью ликвидируется. С понижением температуры от – 8° до – 20°
сила звука скрипа снега увеличивается на 1 дБ.
При ломке ледяных сосулек диаметром 1,5...4 см были
отмечены два максимума акустической энергии – в диапазоне 125...200
Гц и 1,25...2 кГц. Максимумы эти достаточно резко выражены и четко
отделены друг от друга. Такая же картина распределения акустической
энергии по спектру наблюдается и при взламывании речного льда толщиной
0,5 м с помощью ледокола. Таким образом высокочастотные максимумы
акустической энергии для скрипа снега, ломки сосулек и речного льда
приходятся на один и тот же диапазон частот, низкочастотные же смещены
по спектру. Это указывает на различие в жесткости структуры снега
и льда.
Известно, что мягкие материалы при ударе или изломе
дают глухой звук, в котором высокие частоты ослаблены или совсем
не представлены. Понижение температуры окружающей среды ведет к
увеличению твердости материалов, к усилению взаимодействия между
частицами вещества. Поэтому при ударе или изломе тел, находящихся
в условиях пониженной температуры, спектр возникающих акустических
колебаний распространяется в область высоких частот.
Благодаря наличию множества воздушных промежутков
между кристаллами льда, снежный покров имеет невысокую плотность,
и его с полным основанием можно отнести к категории мягких материалов.
При понижении температуры кристаллы становятся более упругими, а
снежный покров в целом – более хрупким. Это и обеспечивает расширение
акустического спектра скрипа снега в область высоких частот. Поскольку
скрип снега является результатом массового слома кристаллов льда,
можно полагать, что перераспределение энергии скрипа с температурой
указывает на изменения в характере взаимодействия элементов структуры
снежного покрова.
. В тихую морозную погоду при температуре воздуха
ниже – 49° в холодных странах (особенно в Якутии) наблюдатели нередко
отмечают шуршащий звук, напоминающий звук пересыпаемого зерна. На
первых порах этот звук приписывали полярному сиянию, которое часто
наблюдалось при этом явлении. Однако впоследствии было установлено,
что причина явления – в столкновении кристаллов льда, которые образуются
в большом количестве при дыхании человека в морозном воздухе. У
якутов это явление известно под именем «шёпота звезд». Яркое описание
его. дано Н.С. Лесковым в рассказе «На краю света».
Другие главы из книги Вс. Арабаджи "Загадки простой воды"
