Za sněhovou lavinou se skrývá velká věda

Jedním z největších nebezpečí, které na horách v zimě hrozí, jsou laviny. Nepřekvapí proto, že se jejich studiem zabývají jak horští záchranáři, tak i vědci. Dobře vědí, že pod povrchem zdánlivě jednotvárné, bílé masy sněhu se skrývají mocné fyzikální síly. Podstatou vzniku laviny je, že vrstva sněhu leží na jiné, šikmo položené vrstvě, po níž může sklouznout.

"Prakticky tedy můžeme najít dva podklady, po nichž se lavina pohybuje. Jednak je to přímo povrch země, jednak se sníh může sesunout po jiné, pevnější vrstvě sněhu," shrnuje Luboš Němec z Českého hydrometeorologického ústavu v Praze.

Pohyb laviny po zemi závisí na drsnosti podkladu - lépe klouže po hladké skále, hůře po louce. Čím hustší a vyšší vegetace a členitější přírodní terén, tím je menší pravděpodobnost vzniku laviny. V lese lavina prakticky vzniknout nemůže.

Sklon terénu vhodného pro laviny zkušení pozorovatelé uvádějí zhruba mezi 20 a 50 stupni. Menší naklonění je pro vznik laviny příliš mírné, naopak ze strmějších svahů čerstvý sníh hned opadává.

Výjimkou je ovšem jarní tání, kdy se může najednou odtrhnout veškerý postupně nashromážděný sníh i s kamenným podložím. Mnohem složitější fyzikální zákony pak přicházejí ke slovu, když lavinu tvoří vrstva sněhu klouzající po jiné sněhové vrstvě.

Každý sníh je jiný
Sněhové vločky zdaleka nejsou stejné. Sníh je jedinečná hmota, žádné dva jeho krystalky se neshodují. Jakmile spadne, začíná se měnit," uvedla Kirstie Simpsonová z kanadské obdoby české Horské služby pro časopis New Scientist.

Sníh se tvoří přímo z vodní páry, která v chladu krystalizuje na droboučkých zrnkách prachu, mořské soli a dalších tuhých částečkách obsažených ve vzduchu. Proto má také sníh jinou strukturu než led, který vzniká zmrznutím vody. Obecně platí: čím pomaleji vločka vzniká, tím bývá menší.

Malé vločky proto obvykle postupně krystalizují ve výškách už od padesáti metrů nad zemí, velké sněhově vločky zpravidla padají z mraků, které náhle vystoupily do větších výšek, nad tři kilometry, kde se vločky v mrazu rychle vytvořily.

Na tvaru záleží
Sníh se liší i svou vlhkostí. Ten lehoučký, zvaný prašan, obsahuje minimum vody a vytváří se při teplotách pod minus pět stupňů Celsia. "Z deseticentimetrové vrstvy prašanu při rozpuštění vzniká nejvýše centimetrová vrstva vody," vysvětluje hydrometeorolog Němec.

Těžší, mokrý sníh vzniká při teplotách slabě pod nulou, dále pak z původně lehkého sněhu při dešti, ale i při kladných teplotách, když už na zemi nebo ještě ve vzduchu taje. Nádherná sněhová vločka se svými šesti výběžky dlouho na zemi nevydrží. Vločku rozmačká a její strukturu změní tlak milionů dalších sněhových částic, které napadají na ni. Rozdrcená vločka se pak mění v různě tvarovaný krystal.

A na tvaru záleží. "Když je zaoblený, lépe se spojí dohromady s okolními krystaly. Pokud je však hranatý, váže se k okolí podstatně hůře," tvrdí Kirstie Simpsonová. Opakovaným táním vlivem slunečních paprsků ve dne a mrznutím v noci se napadaný sníh změní v zrnitý, zledovatělý firn, případně až v úplný led. Pro srovnání, když ten roztaje, vznikne z deseticentimetrové vrstvy ledu asi devět centimetrů vody.

Jako chlazení motoru
Jedno ze středisek pro výzkum sněhu provozuje Montanská státní univerzita v USA. Kromě studia v terénu tamní vědci ukládají sníh rovněž do ledniček a pak po měsíce sledují jeho proměny v různých teplotách za pomoci elektronových mikroskopů. "Pochopení dějů ve sněhu je obtížné, protože se při nich projevují vlastnosti vody ve všech jejích skupenstvích, která se neustále plynule proměňují," řekl člen montanského týmu Ed Adams pro časopis New Scientist.

Právě zdejší výzkumníci objevili nedávno další, dosud neznámou vlastnost sněhu. Popsali mikroskopické hřebenovité struktury, které se vytvářejí mezi krystaly a fungují podobně jako chladicí lamely v automobilových motorech nebo mikročipech. Zvětšují povrch, na němž se může rozprostřít led vznikající z přesouvající se vodní páry a zpevnit sněhovou vrstvu.

Klouzání po ledu
"Z různorodých sněhových krystalů pak vznikají různorodé vrstvy. Jakmile se takové vrstvy k sobě vážou jen slabě a leží na svahu, je to základ pro lavinu. Například prašan snadno sklouzne po zledovatělém sněhu," připomíná Luboš Němec.

Ve sněhové přikrývce se však odehrávají ještě složitější děje. V zimě se teplota půdy blíží obvykle k nule stupňů, avšak vzduch a napadaný sníh bývají chladnější. Rozdílná teplota pak vede k putování vodních molekul mezi sněhovými vrstvami. Vznikající vodní pára se přesouvá z oblastí s vyšší teplotou do vrstev s teplotou nižší a mění strukturu místních sněhových či zledovatělých krystalů.

"Tímto způsobem například vzniká jakoby bezedná hmota, do níž se beznadějně propadnete, když se přes ni pokusíte jít," líčí Kirstie Simpsonová. "Takový sníh má pak tendenci být nestabilní."

Popsaný jev se nejčastěji vyskytuje na začátku zimy. Při mírných teplotách nebo v hluboké sněhové pokrývce se zase projevuje jiný fyzikální mechanismus. Krystalky se zaoblují a spojují dohromady. Tím se daná vrstva stává stabilnější, může však pochopitelně sklouznout po ploše z jiného typu sněhu.

Opatrnost účinnější než fyzika
Impulzem k lavině může být třeba lyžař jdoucí po vrstevnici, který naruší křehkou rovnováhu sněhové vrstvy. Případně nově padající sníh, který se neudrží na už zformovaném původním povrchu. Anebo tání, jež změní strukturu sněhu a v něm pak dosavadní rovnovážné vazby.

Přestože se vědci dozvídají stále více o tom, co se děje ve sněhové přikrývce, neumějí ještě na minutu přesně předpovědět, kdy se sníh na svahu udrží, a kdy se už změní v lavinu. Dokážou však dát praktickou radu: vždycky se vyplatí zachovávat v horách rozumnou opatrnost.

Muž, který dvakrát přežil zasypání lavinou  

Přežil dvě laviny. Nikdy v nich totiž nezůstal příliš hluboko. Přesto lyžuje ve volném terénu dál. Zároveň si však uvědomuje: "Zatím jsem to přežil, příště nemusím." Otázkou smrti se příliš nezabývá: "Na lyžích nesmíš myslet, že na tebe něco spadne, jinak nikam nevyjedeš." Teď si běžný lyžař možná myslí, že mluví nafoukaný teenager nebo extrémní sportovec. Jenže tak uvažuje stavební inženýr, který v necelých třiceti letech žije spořádaným životem a denně chodí do práce. Nechce prozradit své jméno, protože právě nastoupil do zahraniční firmy, která do něho investuje velké peníze, a on nechce, aby vypadal, že hazarduje se životem, a tím i s jejich prostředky. Kamarádi mu přezdívají Hanz. Jak podle něho vypadá pobyt pod sněhem?

"Jen co utrhneš sněhovou vrstvu, máš ho za krkem, v ústech, všude." Poprvé, to bylo na slovenském Chopku. Kousek od sjezdovky ho zasypala lavina z přemrzlého prašanu.

"Snažil jsem se hrabat, ale neměl jsem se o co opřít. Všechno mi ujíždělo pod rukama i nohama. Sníh se stal jednolitou hmotou." Naštěstí jeho pád viděl přítel a přesně odhadl místo, kde začít hledat.
"Byl jsem venku za pár minut. Kdybych tam měl být déle, asi bych to nezvládl." Vždycky si prý udělal rukama místo před ústy na dýchání, ale jemný prašan ho ihned zasypal.

Druhá lavina ho zasáhla v rakouském Pitztalu na opačné straně hory, než je lyžařské středisko. "Spadl na mě vlhký sníh, ve kterém se nemůžeš hýbat." Ruce i nohy prý cítil jako svázané, ale měl štěstí, že hlava mu zůstala těsně pod povrchem. "Koukala mi jen čepice." Nikdo v okolí nebyl, a tak si musel pomoci sám. Vyproštění trvalo desítky minut. "Čím více se hýbeš, tím více to uplácáváš a tím hůře se můžeš hýbat." Když se z ledového sevření dostal, půjčil si u lanovkářů lopatu - bez ní by se nedostal k lyžím, hůlkám a batohu, které zůstaly pod sněhem.