雪雪雪！又要下雪啦！

近日，北京冬奥会张家口赛区普降中雪，在上午的比赛中，有选手摔倒受伤。据报道降雪对赛道会造成一定的影响，除雪工作正在展开，专业人员也将对雪道进行判断，决定是否终止比赛。

不少网友说，选手们在雪中比赛，不是更有冬奥会的感觉吗？为什么自然降雪对赛道有影响？它们难道不是一种雪？

还真说对了，冬奥会滑雪项目赛道上的雪并不是天然雪，而是人工造雪。那为什么不能有天然雪呢？一起来看看这是怎么一回事吧。

为什么冬奥会滑雪赛道要用人造雪？

很多因素导致了天然雪难以达到国际比赛的要求。首先比赛所用雪量非常大，综合融化系数的影响以及国际雪联对滑雪赛雪量的要求，赛道所需要的雪量至少要达到了107200立方米，这个数字通过天然降雪是很难满足的。有实验表明3米厚的天然降雪，经过压雪后才能得到30至40厘米的雪层，搬运天然雪到地形复杂的上山建造滑雪道其运输成本太高。

其次，天然雪无法达到冬奥会高山滑雪竞赛所使用‘冰状雪’稳定性的要求。自然凝结的雪花性质不稳定，含水量高，蓬松度很高，雪存放周期短，遇上高温和阳光等各种因素非常容易融化，再预冷结冰从而导致硬度发生变化，对运动员竞技以及做出高难度动作产生了一定的阻碍。

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两倍多，再加上其含水量低，存放的时间长，不易融化分解等优点使其铺成的雪道更结实，和滑雪板的摩擦力更小，所以更适合滑雪场。

对于已经制备完成的高山滑雪赛道来说，新的自然降雪对比赛是不利的。新下的雪、融化后又重新凝结的雪和长期堆积的雪拥有不同的物理特性，混合在一起会影响赛场雪的稳定性。

滑雪场的雪为什么不会融化？

人工造雪是利用雪花降落的原理，将水和空气混合，在适宜温度和湿度下制造出的小冰粒。其雪质含水量低，呈粉状，俗称粉雪。人造雪的蓬松度没有自然雪那么高，通常自然雪的密度是150-300千克/立方米，滑雪场的人造雪密度要达到540千克/立方米以上。

反复铺雪、压实、注水结冰……在经历了多个步骤后，一条合格的冰状雪道才会诞生，通常1米厚的雪需要被压到10厘米以下，大大增加其密度。另外，比赛所用的人造雪中也加入了特殊的化学成分，所以这样的雪道的融化速度远远比自然降雪要慢很多。在这基础上，工作人员还会定期检测赛道，并重新造雪、压雪，保证良好的赛道状况。

人工造雪技术有多难？

人工造雪所用的造雪机喷出的小水滴在一定空气温度和空气湿度的条件下发生冻结。雾化后的小水滴的温度要始终低于传输时外部的温度才能形成雪核。而要想稳定生成雪晶，需要晶核半径大于临界半径的雪核，自由能逐渐减小才可以。所以人工造雪技术难度非常高，尤其是要造出适合冬奥会滑雪赛道使用的冰状雪。

造出合格的雪来还不够，正如前面所说的，在赛道建设过程中有铺雪、压实、注水结冰等很多步骤，而铺雪的厚度，注水间隔时间等都没有具体参数。

在其技术封锁的情况下，研究人员常在零下20度的环境下连续工作很久，每一个参数都要经历无数次的实验才能获得。为保障北京冬奥会赛事用雪，2017年，中国科学院院士秦大河牵头组建了关键技术研究团队。经过多年努力，2021年，中国研究团队不仅攻克了人工造雪技术，而且还自主打造了符合国际标准的冰状雪赛道和冰雪硬度测量仪、冰雪粒径测量仪等冰状雪赛道专业监测设备。

本文专家：徐向亚，新加坡南洋理工大学理学博士

来源：科普中国 公众号ID：Science_China

编辑/韩世容