Hostname: page-component-6766d58669-7cz98 Total loading time: 0 Render date: 2026-05-19T01:00:10.375Z Has data issue: false hasContentIssue false

Monstars on Glaciers

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

J. F. Nye*
Affiliation:
H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol BS8 1TL, England
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Isotropic points are structurally stable features of any complicated field of stress or strain-rate, and therefore will almost always be present on the surface of a glacier. A given isotropic point for strain-rate will belong to one of six different classes, depending on the pattern (lemon, star, or monstar) of principal directions and the contours (ellipses or hyperbolas) of constant principal strain-rate values in its neighbourhood. The central isotropic point on a glacier should theoretically have a monstar pattern, but the contours around it may sometimes be elliptic and sometimes hyperbolic. Nearby, but not coincident with it there will be an isotropic point for stress. This will also have a monstar pattern but, in contrast to the strain-rate point, the contours around it must be hyperbolic. Published examples are consistent with these conclusions. In addition to isotropic points for strain-rate a glacier surface will contain isolated points of pure shear; these also can be classified into six different types. Stable features of this kind give information about the essential structure of a tensor field and form useful points of comparison between observation and numerical simulation.

Résumé

Résumé

Des points isotropiques sont des caractères structurellement stables de tout champ compliqué de contraintes ou de déformation, et seront donc presque toujours présents à la surface d’un glacier. Un point isotropique donné pour les vitesses de déformation sera de l’une des six classes différentes, selon la forme (en lemon = «citron», en star = «étoile» ou monstar =«citronétoile») des directions principales et des iso-lignes (ellipses ou hyperbolas) de valeur constante des vitesses principales de déformation dans leur voisinage. Le point isotropique central sur un glacier devrait théoriquement avoir un comportement monstar, mais les iso-lignes autour de lui peuvent être soit elliptiques soit hyperboliques. Proche, mais non en coïncidence avec lui. sera le point isotropique pour les contraintes. Il aura aussi un comportement monstar mais contrairement au point isotropique pour les vitesses de déformation les iso-lignes autour de lui doivent être hyperboliques. Les exemples publiés sont en bon accord avec ces conclusions. En plus des points isotropiques pour les vitesses de déformation une surface de glacier contiendra des points isolés de pur cisaillement, ceux-ci peuvent également être classés en six types différents. Des caractéristiques stables de cette sorte donnent des informations sur la structure essentielle du champ d’un tenseur et forment d’utiles points de comparaison entre les observations et la simulation numérique.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Isotropische Punkte sind strukturell stabil Erscheinungen eines jeden komplizierten Spannungs- und Deformationsfeldes; es wird sie deshalb fast immer auf der Oberfläche eines Gletschers geben. Ein bestimmter isotropischer Punkt für die Deformationsrate wird zu einer von sechs verschiedenen Klassen gehören, je nach dem Muster (lemon = „Zitrone”, star = „Stern” oder monstar = „Zitronenstern”) der Hauptrichtungen und den Isolinien (Ellipsen oder Hyperbeln) der konstanten Hauptdeformationsraten in seiner Nachbarschaft. Der zentrale isotropische Punkt auf einem Gletscher sollte theoretisch ein Monstar-Muster haben, aber die Isolinien um ihn herum können manchmal elliptisch und manchmal hyperbolisch sein. In seiner Nähe, aber nicht mit ihm zusammenfallend, wird ein isotropischer Punkt für die Spannung liegen. Dieser wird ebenfalls ein Monstar-Muster besitzen, aber seine Isolinien müssen im Gegensatz zum ersten hyperbolisch verlaufen. Bekannt gewordene Beispiele stimmen mit diesen Schlüssen überein. Zusätzlich zu isotropischen Punkten der Deformationsrate wird eine Gletscheroberfläche isolierte Punkte mit reiner Scherung enthalten; auch diese können mit sechs verschiedenen Typen klassifiziert werden. Stabile Erscheinungen dieser Art geben Auskunft über die wesentliche Struktur eines Tensorfeldes und bilden nützliche Vergleichspunkte zwischen der Beobachtung und der numerischen Simulation.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1983
Figure 0

Fig. 1. Patterns of trajectories of principal strain-rate or stress directions around an isotropic point: (a) lemon, (b) star, (c) monstar.

Figure 1

Fig. 2. (a) Magnitudes of the two principal stresses σ1, σ21 ≥ σ2) plotted as functions of x, y; the apex of the cone is at σ1 = σ2 = 6μE. (b) Pattern of trajectories of the algebraically lesser principal strain-rate and stress corresponding to equation (1), with b/a = 7; the straight-line trajectories through O makes angles with Ox of 0 and ± tan−1 √ {1−(a/b)}, which in this case are 0 and ±42.3°. (c) Crevasse pattern for a compressive isotropic point (E < 0) as might be formed by a narrowing glacier channel; only the immediate neighbourhood of the isotropic point, where the linear approximation holds, is shown. (d) The same for a tensile isotropic point (E > 0) associated with diverging flow; the hyperbola is the zero-level section in (a).

Figure 2

Fig. 3. Strain-rate trajectories measured on Saskatchewan Glacier, Alberta, Canada by Meier (1960, fig. 34). Full and broken lines correspond respectively to the algebraically lesser and greater principal strain-rate. (Reproduced by permission of Dr M. F. Meier.)