本文專家:徐向亞，新加坡南洋理工大學理學博士

雪雪雪！又要下雪啦！

今天，北京冬奧會張家口賽區普降中雪，在上午的比賽中，有選手摔倒受傷。據報道降雪對賽道會造成一定的影響，除雪工作正在展開，專業人員也將對雪道進行判斷，決定是否終止比賽。

不少網友說，選手們在雪中比賽，不是更有冬奧會的感覺嗎？為什么自然降雪對賽道有影響？它們難道不是一種雪？

還真說對了，**冬奧會滑雪項目賽道上的雪并不是天然雪，而是人工造雪。**那為什么不能有天然雪呢？一起來看看這是怎么一回事吧。

**為什么冬奧會滑雪賽道要用人造雪？**很多因素導致了天然雪難以達到國際比賽的要求。首先比賽所用雪量非常大，綜合融化系數的影響以及國際雪聯對滑雪賽雪量的要求，**賽道所需要的雪量至少要達到了107200立方米，這個數字通過天然降雪是很難滿足的。**有實驗表明3米厚的天然降雪，經過壓雪后才能得到30至40厘米的雪層，搬運天然雪到地形復雜的上山建造滑雪道其運輸成本太高。

其次，**天然雪無法達到冬奧會高山滑雪競賽所使用‘冰狀雪’穩定性的要求。**自然凝結的雪花性質不穩定，含水量高，蓬松度很高，雪存放周期短，遇上高溫和陽光等各種因素非常容易融化，再預冷結冰從而導致硬度發生變化，對運動員競技以及做出高難度動作產生了一定的阻礙。

而人造雪不是雪花，而是被打成碎末的小冰粒，它的密度是自然雪的兩倍多，再加上其含水量低，存放的時間長，不易融化分解等優點使其鋪成的雪道更結實，和滑雪板的摩擦力更小，所以更適合滑雪場。

對于已經制備完成的高山滑雪賽道來說，新的自然降雪對比賽是不利的。新下的雪、融化后又重新凝結的雪和長期堆積的雪擁有不同的物理特性，混合在一起會影響賽場雪的穩定性。

**滑雪場的雪為什么不會融化？**人工造雪是利用雪花降落的原理，將水和空氣混合，在適宜溫度和濕度下制造出的小冰粒。其雪質含水量低，呈粉狀，俗稱粉雪。人造雪的蓬松度沒有自然雪那么高，通常自然雪的密度是150-300千克/立方米，滑雪場的人造雪密度要達到540千克/立方米以上。

反復鋪雪、壓實、注水結冰……在經歷了多個步驟后，一條合格的冰狀雪道才會誕生，**通常1米厚的雪需要被壓到10厘米以下，大大增加其密度。**另外，比賽所用的人造雪中也加入了特殊的化學成分，所以這樣的雪道的融化速度遠遠比自然降雪要慢很多。在這基礎上，工作人員還會定期檢測賽道，并重新造雪、壓雪，保證良好的賽道狀況。

人工造雪技術有多難？人工造雪所用的造雪機噴出的小水滴在一定空氣溫度和空氣濕度的條件下發生凍結。霧化后的小水滴的溫度要始終低于傳輸時外部的溫度才能形成雪核。而要想穩定生成雪晶，需要晶核半徑大于臨界半徑的雪核，自由能逐漸減小才可以。所以人工造雪技術難度非常高，尤其是要造出適合冬奧會滑雪賽道使用的冰狀雪。

造出合格的雪來還不夠，正如前面所說的，在賽道建設過程中有鋪雪、壓實、注水結冰等很多步驟，而鋪雪的厚度，注水間隔時間等都沒有具體參數。

在其技術封鎖的情況下，研究人員常在零下20度的環境下連續工作很久，每一個參數都要經歷無數次的實驗才能獲得。為保障北京冬奧會賽事用雪，2017年，中國科學院院士秦大河牽頭組建了關鍵技術研究團隊。經過多年努力，2021年，中國研究團隊不僅攻克了人工造雪技術，而且還自主打造了符合國際標準的冰狀雪賽道和冰雪硬度測量儀、冰雪粒徑測量儀等冰狀雪賽道專業監測設備。

來源: 科普中國

內容資源由項目單位提供