Учёные построили математическую модель лавины

Ученые построили точную трехмерную математическую модель, которая описывает процесс схода снежной лавины. Добиться большой детализации и точности модели ученым удалось, соединив знания криофизиков, математиков и инженеров The Walt Disney Company, которые работали над мультфильмом «Холодное сердце». Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Сход снежной лавины представляет собой очень сложный процесс, который зависит одновременно от большого числа факторов. Просчитать все параметры, заранее предсказать, где появится лавина и куда будет двигаться, практически невозможно. Авторы нового исследования смогли составить достаточно точную «цифровую копию» снежной лавины — компьютерную модель этого явления, которую можно будет применять для того, чтобы оценивать опасность в горных районах.

Исследование проводили специалисты в разных областях — ученые-криологи и математики, принимавшие участие в работе над мультфильмом «Холодное сердце». Математики смогли уточнить модель, сделанную «на глаз» для мультипликаторов, с помощью данных криофизиков.

Ученые смоделировали самый опасный тип лавин, который ученые называют «снежная доска». Такая лавина образуется, когда на ледяной корке появляется трещина. Рыхлый снег под коркой теряет опору и начинает скользить вниз, увлекая за собой все больше и больше снежной массы.

Авторы исследования применили инновационную технику — они рассматривали снег одновременно как жидкость и как твердое тело. Для описания жидкостей часто применяется метод Лагранжа, в ходе которого ученые фиксируют отдельные точки жидкости и наблюдают, как меняется их положение и скорость. Авторы исследования впервые применил подобный метод для описания лавины и получили достаточно точный результат. С помощью разработки можно будет предсказывать, какого размера будет лавина, как далеко она продвинется и какую опасность будет представлять для людей и зданий.