本文專(zhuān)家:徐向亞，新加坡南洋理工大學(xué)理學(xué)博士

雪雪雪！又要下雪啦！

今天，北京冬奧會(huì)張家口賽區(qū)普降中雪，在上午的比賽中，有選手摔倒受傷。據(jù)報(bào)道降雪對(duì)賽道會(huì)造成一定的影響，除雪工作正在展開(kāi)，專(zhuān)業(yè)人員也將對(duì)雪道進(jìn)行判斷，決定是否終止比賽。

不少網(wǎng)友說(shuō)，選手們?cè)谘┲斜荣?，不是更有冬奧會(huì)的感覺(jué)嗎？為什么自然降雪對(duì)賽道有影響？它們難道不是一種雪？

還真說(shuō)對(duì)了，**冬奧會(huì)滑雪項(xiàng)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(lái)看看這是怎么一回事吧。

**為什么冬奧會(huì)滑雪賽道要用人造雪？**很多因素導(dǎo)致了天然雪難以達(dá)到國(guó)際比賽的要求。首先比賽所用雪量非常大，綜合融化系數(shù)的影響以及國(guó)際雪聯(lián)對(duì)滑雪賽雪量的要求，**賽道所需要的雪量至少要達(dá)到了107200立方米，這個(gè)數(shù)字通過(guò)天然降雪是很難滿(mǎn)足的。**有實(shí)驗(yàn)表明3米厚的天然降雪，經(jīng)過(guò)壓雪后才能得到30至40厘米的雪層，搬運(yùn)天然雪到地形復(fù)雜的上山建造滑雪道其運(yùn)輸成本太高。

其次，**天然雪無(wú)法達(dá)到冬奧會(huì)高山滑雪競(jìng)賽所使用‘冰狀雪’穩(wěn)定性的要求。**自然凝結(jié)的雪花性質(zhì)不穩(wěn)定，含水量高，蓬松度很高，雪存放周期短，遇上高溫和陽(yáng)光等各種因素非常容易融化，再預(yù)冷結(jié)冰從而導(dǎo)致硬度發(fā)生變化，對(duì)運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技以及做出高難度動(dòng)作產(chǎn)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(shí)間長(zhǎng)，不易融化分解等優(yōu)點(diǎn)使其鋪成的雪道更結(jié)實(shí)，和滑雪板的摩擦力更小，所以更適合滑雪場(chǎng)。

對(duì)于已經(jīng)制備完成的高山滑雪賽道來(lái)說(shuō)，新的自然降雪對(duì)比賽是不利的。新下的雪、融化后又重新凝結(jié)的雪和長(zhǎng)期堆積的雪擁有不同的物理特性，混合在一起會(huì)影響賽場(chǎng)雪的穩(wěn)定性。

**滑雪場(chǎng)的雪為什么不會(huì)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(zhì)含水量低，呈粉狀，俗稱(chēng)粉雪。人造雪的蓬松度沒(méi)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(chǎng)的人造雪密度要達(dá)到540千克/立方米以上。

反復(fù)鋪雪、壓實(shí)、注水結(jié)冰……在經(jīng)歷了多個(gè)步驟后，一條合格的冰狀雪道才會(huì)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(xué)成分，所以這樣的雪道的融化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比自然降雪要慢很多。在這基礎(chǔ)上，工作人員還會(huì)定期檢測(cè)賽道，并重新造雪、壓雪，保證良好的賽道狀況。

人工造雪技術(shù)有多難？人工造雪所用的造雪機(jī)噴出的小水滴在一定空氣溫度和空氣濕度的條件下發(fā)生凍結(jié)。霧化后的小水滴的溫度要始終低于傳輸時(shí)外部的溫度才能形成雪核。而要想穩(wěn)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(shù)難度非常高，尤其是要造出適合冬奧會(huì)滑雪賽道使用的冰狀雪。

造出合格的雪來(lái)還不夠，正如前面所說(shuō)的，在賽道建設(shè)過(guò)程中有鋪雪、壓實(shí)、注水結(jié)冰等很多步驟，而鋪雪的厚度，注水間隔時(shí)間等都沒(méi)有具體參數(shù)。

在其技術(shù)封鎖的情況下，研究人員常在零下20度的環(huán)境下連續(xù)工作很久，每一個(gè)參數(shù)都要經(jīng)歷無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)才能獲得。為保障北京冬奧會(huì)賽事用雪，2017年，中國(guó)科學(xué)院院士秦大河牽頭組建了關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過(guò)多年努力，2021年，中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)不僅攻克了人工造雪技術(shù)，而且還自主打造了符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的冰狀雪賽道和冰雪硬度測(cè)量?jī)x、冰雪粒徑測(cè)量?jī)x等冰狀雪賽道專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備。