Schneekratzen als Naturphänomen: Akustik eisiger Kristalle Der charakteristische Klang, der den Schritten auf dem Schnee in kalter Witterung begleitet, ist nicht nur eine Hintergrundakustik, sondern ein komplexes physikalisches Phänomen, das mit dem mechanischen Zerfall der Eismatrix und der Generierung von Schallwellen in einem breiten Frequenzbereich in Verbindung steht. Schneekratzen ist eine eigenartige akustische Thermometer und ein Indikator für seine strukturellen Eigenschaften. 1. Physikalisch-mechanische Grundlagen der Schallbildung Das Kratzen tritt in dem Moment auf, in dem der Schneedeckel unter der Belastung (Fußschritt, Ski, Reifen) deformiert und zerstört wird. Dies ist ein mehrstufiger Prozess: Plastische Deformation und bruchfähiger Zerfall. Der Schneedeckel besteht aus einer porösen Substanz, die aus eisigen Kristallen (Schneeflocken) und Körnern besteht, die durch Schneebridge (Schmelzbrücken) miteinander verbunden sind. Bei einer Temperatur, die nahe dem Gefrierpunkt liegt, sind diese Verbindungen relativ plastisch und die Kristalle können sich dehnen und gegeneinander gleiten, fast ohne Geräusch. Allerdings wird der Eis mit Abnahme der Temperatur bruchfähig und die Verbindungen zwischen den Kristallen werden steif. Mechanismus der „Mikroexplosionen“. Unter dem Druck des Fußes konzentrieren die scharfen Spitzen der Kristalle die Spannung in den Kontaktstellen. Es kommt zu einem sofortigen bruchfähigen Zerfall (Kratzen) dieser Spitzen und der Schneebridge. Die freigesetzte elastische Energie verursacht Mikrovibrationen der abgetrennten Fragmente und der gesamten Eissubstanz. Diese Mikrovibrationen sind die primäre Quelle des Schalls. Akustische Studien haben gezeigt, dass ein Schritt die Zerstörung von Hunderttausenden solcher Mikrokontakten verursacht. Die Rolle der Temperatur. Die Temperatur ist ein entscheidender Faktor, der den Charakter des Schalls bestimmt. Dies hängt mit einem grundlegenden Eigenschaft des Eises zusammen: Mit Abnahme der Te ... Читать далее