Gli angoli di attrito
Ogni materiale granulare (sabbia, terra ecc.) è caratterizzato da:
• un "angolo di attrito statico" che è l’angolo limite in cui l’elemento granulare può restare in equilibrio su un piano inclinato,
• un "angolo di attrito cinetico" che è l’angolo a cui l’elemento granulare, messo in movimento su un piano inclinato, si dispone naturalmente (angolo di scarpa naturale).
Quest’ultimo è sempre inferiore al primo. Ad esempio, quando viene aperta una strada a mezza costa, il terreno a monte presenta un’inclinazione notevole, ma, con il passar del tempo, esso si muove fino a raggiungere un’inclinazione inferiore, stabile e naturale per quel tipo di terra. Gli angoli di attrito sono funzione della forma dei grani e della loro coesione. Anche la neve è caratterizzata da questi due angoli, ma, poiché la neve, per effetto dei metamorfismi, cambia continuamente forma e coesione, anche questi angoli sono soggetti a continui mutamenti. Per questo possiamo vedere che la neve fresca può stare in equilibrio, grazie alla sua forma ed alla coesione feltrosa, anche su pendii inclinati fino a 80 e più gradi; quando, però, subentrando il metamorfismo da isotermia, viene a mancare la coesione feltrosa e la forma del cristallo cambia, il cristallo non può più restare fermo su quella inclinazione e si mette in moto. In sintesi, per ogni tipo di trasformazione, la neve assume angoli di attrito diversi. Le ricerche dell’eminente studioso svizzero delle valanghe Andrè Roch hanno appurato che la neve fresca, nella sua trasformazione fino a neve farinosa, occupa una gamma di angoli di attrito statico che va da circa 85 gradi fino a 38 ed una gamma di angoli di attrito cinetico che va da 35 gradi a 23. (salvo nei primi due o tre giorni dalla caduta e per particolari tipi di neve, in cui questo angolo può scendere fino a 17 gradi). Il valore di questi angoli sale nuovamente quando la trasformazione avviene per effetto del gradiente e la neve passa dalla forma di neve farinosa assestata (con angolo di attrito statico di 38 gradi e cinetico di 23) alla forma dei cristalli a di brina di profondità che sono caratterizzati da un angolo di attrito statico di 48 gradi ed un angolo di attrito cinetico di 35 gradi. Poichè il metamorfismo da isotermia è il più rapido, si può dedurre che durante o subito dopo la nevicata, la neve può permanere poco tempo su pendii fino di 85 gradi, ma deve portarsi rapidamente su inclinazioni di 35 e, in particolari situazioni, di 17 gradi. Cio’ significa che i pendii a inclinazione più elevata e quelli esposti a temperature più alte, tendono a scricarsi subito, mentre quelli ad inclinazione meno elevata tendono ad accumulare molta neve che, per scaricarsi, necessiterà di una causa ulteriore che vada ad aggiungersi al suo peso. Facendo un confronto fra gli intervalli tra gli angoli di attrito statico e quelli di attrito cinetico si può dedurre che i pendii al di sopra dei 48 gradi scaricano perlopiù spontaneamente valanghe di neve a debole coesione nei primissimi giorni dopo la nevicata (prima quelli più caldi e dopo quelli più freddi) , mentre sui pendii compresi fra i 28 ed i 48 gradi la neve si accumula, e le eventuali valanghe sono, in genere, di lastroni e si scaricano più facilmente se sono soggette a sollecitazioni. Questi pendii, quindi, per uno sciatore, sono assai più pericolosi, dal punto di vista del distacco delle valanghe, di quelli utilizzati per lo sci estremo, che vengono percorsi solo dopo che la neve instabile si è già scaricata spontaneamente.
La resistenza a compressione ed a trazione
Nella neve la resistenza a compressione è notevolmente superiore alla resistenza a trazione. Esercitando una lenta compressione su un campione di neve compatta questo, entro certi limiti, prima della rottura, tende a diventare più solido; sottoponendolo a trazione si rompe con una forza dieci volte inferiore.
Ammettendo questo principio, lo stesso tipo di neve, su un pendio, potrà essere in equilibrio stabile o instabile a seconda che si trovi in zona di compressione o di trazione..
Queste resistenze variano in relazione al tipo di metamorfismo subito dalla neve: ad esempio, mentre la neve di fine metamorfismo di isotermia (a grani fini o farinosa) ha resistenze generalmente elevate, a fine metamorfismo di gradiente le resistenze sono minime.
La resistenza al taglio
La resistenza al taglio è riferita alla resistenza alla rottura opposta dai grani di neve, ma principalmente da strati diversi del manto nevoso, soggetti a due forze parallele e contrarie (forze di taglio). Anche questa resistenza varia in relazione ai metamorfismi, alla temperatura alla forma dei grani, all’inclinazione del pendio ed al coefficiente di attrito statico.
La neve offre, in genere, una resistenza al taglio molto debole rispetto alle resistenze a trazione o a compressione. A parità di quota e di esposizione del pendio possiamo avere resistenze al taglio diverse. Considerando, ad esempio un lastrone compatto e duro di un accumulo di neve ventata, circondato da neve a debole coesione: in corrispondenza delle linee periferiche del lastrone la resistenza al taglio fra la neve del lastrone e quella della neve circostante è minima e un sovraccarico può determinarne il distacco; altre zone di resistenza minima si possono trovare tra due superfici non perfettamente saldate tra loro, o tra le quali sia interposto uno strato debole (brina di profondità tra i due strati o tra lo strato superiore e il suolo, brina di superficie incorporata nel manto per effetto di una nevicata successiva alla sua formazione ecc.).
Poichè i tempi dei metamorfismi, che sono i principali responsabili della vita e dell’evoluzione della neve, sono condizionati da molti fattori (temperatura, condizioni meteorologiche, quota, esposizione dei versanti, vegetazione, spessore del manto nevoso, latitudine ecc.), non è possibile stabilire a priori le caratteristiche dei vari strati senza analizzarle, strato per strato, su un profilo scavato nel manto nevoso.