La frattura che innesca una valanga può propagarsi a una velocità 'supersonica'?

TRENTO. Si tratta di uno dei fenomeni più violenti e pericolosi che possono verificarsi in montagna e, da un punto di vista tecnico, nasconde ancora un dilemma che fa discutere la comunità scientifica: la frattura che innesca una valanga può essere 'supersonica'? Il 'crack' può quindi propagarsi a una velocità superiore a quella limite prevista dalla teoria classica?

È questa la domanda nella quale si inserisce il nuovo approccio analitico proposto da Nicola Pugno, professore ordinario di Scienza delle costruzioni al Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e meccanica dell'Università di Trento, per ricavare la velocità limite dei crack valanghivi.

Secondo alcuni studi numerici e sperimentali infatti, dice UniTrento, il crack potrebbe propagarsi in modo supersonico, altri lavori propongono invece un'interpretazione diversa: “Il problema nasce dal fatto che il manto nevoso viene spesso assimilato a un materiale omogeneo, per cui la velocità limite di riferimento è ben identificabile, mentre in realtà è costituito da strati con proprietà meccaniche differenti. Quali sono allora i fattori che limitano la velocità di propagazione del crack in un materiale multistrato?”.

“I risultati analitici – dice Pugno – mostrano una chiara transizione tra un regime dominato dallo strato di neve che si distacca e uno dominato dallo strato debole o la sua interfaccia in cui la fessura si propaga. In presenza di uno strato debole o di una sua interfaccia più rigida, il crack può sentire una rigidezza locale maggiore di quella globale, e apparentemente viaggiare a velocità globalmente supersonica pur rimanendo localmente subsonico”.

A livello tecnico infatti, la teoria classica prevede che una frattura non possa superare una certa velocità, legata alle onde elastiche del materiale - e per questo si parla di propagazione 'supersonica': il termine non si riferisce al suono nell'aria, ma alle onde elastiche all'interno della neve stessa. Quel limite però dipende anche dalla rigidezza: più un materiale è rigido, più le onde - e quindi il crack - possono correre veloci. Se si considerano diversi strati e diverse rigidità nell'analizzare la propagazione all'interno del manto, rispetto al suo complesso la velocità del 'crack' potrebbe quindi apparire globalmente oltre quel limite, pur rimanendo 'subsonica' all'interno dello strato locale in cui la frattura si propaga.

“Ciò – continua Pugno – riconcilia almeno parzialmente le interpretazioni diverse presenti in letteratura per le valanghe e si basa su una lunghezza energetica caratteristica precedentemente introdotta in letteratura per spiegare i due regimi che erano già emersi numericamente”.

I risultati del suo studio sono stati pubblicati come Matter of Opinion – una breve lettera scritta da un esperto del settore anche su sfide di ricerca correnti – in Matter, rivista internazionale del gruppo Cell, con il titolo 'Sub-Rayleigh or supershear crack propagation in snow avalanches?'.

“Il mio approccio – spiega ancora il professore – rappresenta un breve contributo analitico, basato su un lavoro numerico pionieristico di colleghi meccanici, che spero possa contribuire a gettare maggior luce su una questione non banale e che certo richiede ancora approfondimenti teorici, numerici e sperimentali. In sostanza, la nuova teoria dovrebbe consentire di meglio capire se e quando una valanga ha le condizioni, per esempio per tipi di strati e massa, per poter propagare un crack supersonico o meno”.

Ma perché è utile sapere se il crack corre a una velocità supersonica? “Un rilascio di energia particolarmente rapido può essere ancora più catastrofico, e andrebbe considerato anche nel progetto delle strutture che la massa di neve può impattare, come paravalanghe e edifici a rischio”. Il contributo di Pugno, conclude l'Università, ha rilevanza in prospettiva anche per migliorare la capacità di prevedere con sempre maggiore precisione possibili valanghe, il loro fronte e le diverse caratteristiche: “Le incertezze nelle leggi costitutive della neve, che non sono peraltro elastiche lineari – spiega Pugno – unite alla natura multistrato del manto nevoso, hanno imposto questo approccio e richiedono lo sviluppo di ulteriori quadri teorici, numerici e sperimentali”.