2021-01-21 10:04

一场冬奥会要用掉多少人造雪?

#5分钟科普

本视频作者:柴知道


年轻人,如果你生活在这条线以北的中国,那就应该见过下雪。雪由雪晶,也就是雪花构成。把1万枚雪花堆在一起,能得到大约1g的雪,足够一位南方人快乐一整天。


而一座5S级别的商用滑雪场,至少需要1.8万立方米的雪,才能堆满一条1km的初级滑雪道。



只有在北欧,或者东北等少数天寒地冻,自然条件雄厚的滑雪场,你才有可能滑到由老天爷亲自下的天然雪。其余绝大多数的滑雪场都要自力更生,靠人造雪铺设雪道,才能让你随时随地在雪场里摔跤。


滑雪场里的雪是怎么造出来的?什么样的雪滑起来更畅快?


01


要想造雪,先要知道天然雪是怎么形成的。


雪花的形成分为两步,第一步是“成核”。


一般情况下,空气中存在许多微小颗粒,也就是凝结核,它们能吸收空气中的水分,形成液滴,当液滴冻结成冰粒,就成了雪花的“晶核”。


如果空气中没有凝结核,那就需要更低的温度,水汽才能自发地液化和凝华,形成晶核,速度也更慢。这也是为什么一瓶没有杂质的纯净水放在0℃以下,会变成一瓶液态的过冷水,而不容易结冰。



晶核形成后,第二步是晶体的“生长”。


在微观尺度下,晶核中的每个水分子会和另外四个水分子通过氢键相连,形成“空间六方晶格结构”。当温度够低、水汽饱和时,水汽就会在这三个辅轴上凝华结晶,让雪花不断生长,变成你熟悉的六角形对称结构。


温度和水汽的过饱和度,会影响水汽在不同轴上的生长速度,让雪花长成板状、针状、棱柱状等形状。因为每一片雪花的晶核来源不同,生长环境也有细微差别,所以自然条件下,没有两片一模一样的雪花。


02


弄清楚了雪花的形成过程,就能想办法造雪了。


一个讲究的滑雪场,需要高效高质量地造出大量雪花,这就需要动用造雪机,也被形象地称为“雪炮”。


目前最常见的是压缩空气型造雪机。它的原理,是将过冷水和压缩空气混合、喷出,让水雾化成无数小水滴,形成晶核;喷出的空气会将晶核散播开来,进一步与水汽接触,让晶体生长;在这个过程中,空气膨胀还会吸收热量、降低温度,加快水滴成核和生长的速度。


如今许多厂商研发出了型号各异的造雪机,不过基本原理都是模拟自然雪的形成。这也就意味着人工造雪和自然降雪一样,会受到气象条件的影响。



根据这份《造雪气候条件指南》,湿球温度和湿度越低,就越适合造雪。


其中湿球温度,指的是用湿润的纱布包裹温度计时所测得的温度,它的严谨定义长这样:


看不懂也没关系,你只需要知道,在同一温度下,空气越干燥,纱布上的水分越容易蒸发,温度计显示的湿球温度就会越低。所以哪怕环境温度在零上,只要空气足够干燥,让湿球温度小于零,那就可以造雪。



一般来说,温度越低、空气越干燥,雪晶就越容易生长;而如果气温接近0℃、湿度也大,那么雪晶就容易熔融粘连在一起。这也是空气湿度较大时更容易出现鹅毛大雪的原因,这每一片鹅毛,都是无数雪晶熔融合并而成的。


不同的造雪机型号和造雪环境,能够产出不同雪温、粘度、摩擦力,和颗粒大小的雪晶,也能造出和天然新雪触感相同的粉雪。


这种雪蓬松有弹性,踩在上面会发出“嘎吱”的声音,就算摔了也不疼;不过,粉雪对于滑雪者的技术要求也更高,因为雪质太软,一踩一个坑,一般人根本滑不起来。


而且粉雪很难保存,如果滑的人太多、或者温湿度稍有变化,很容易变成一摊烂泥雪。


所以大多数滑雪场在造雪的同时,还需要用压雪机把雪压实,以增加雪的密度,让雪道更瓷实,滑起来更快。当然,摔起来也更疼、更危险。


一般来说,这种用于给新手提供休闲娱乐的初级雪道,雪的密度在450kg每立方米左右,是新雪的3倍左右;用于专业比赛的雪道,雪的密度还会更高。



比如根据新华社的报道,国际雪联要求高山滑雪的雪道表面 必须保持近似于冰面的结晶状态,也就是所谓的“冰状雪”。建这种雪道需要经过注水、反复翻压等一系列操作,之后还得每天维护。


也只有这样的雪道,才能让前后出场的滑雪选手 都能在相同状态的赛道上滑行,确保比赛的公平性。在高山滑雪的比赛中,选手的最高时速能达到130多公里,比高速公路允许的最高限速还快。这让滑雪成为一项高风险的运动,哪怕像F1车王舒马赫这样经验丰富的运动员,也可能遭遇严重的意外事故。


03


随着滑雪的流行,造雪的需求也在逐渐扩大。根据《2019年中国滑雪产业白皮书》,如今中国的770座雪场里有8559台造雪机,相当于每座滑雪场里有11台。而中国国家高山滑雪中心测试赛造雪量为26万立方米,就动用了117台造雪机和19台压雪车。



在2010年索契冬奥会之前,组委会提前一年,用431台造雪机造出了71万立方米的雪,存放在山洼处,等到一年后冬奥会举办时再拿出来使用。


对于滑雪场来说,人工造雪还是非常重要的一项开支。根据 2006~2007 年度冬季奥地利蒂罗尔州的数据,该州滑雪业2.7亿欧元的投资中有1/5都花在了造雪上。如果要在气候更暖和的地区建滑雪场,成本难免更高。


当然,如果不是为了滑雪,那么也有低成本的造雪方法。比如一种粗暴造雪思路就是“人工碎冰”,说白了,就是一个巨型刨冰机加一个风扇。早在1934年,电影《As the Earth Turns》就用这个方法拍出了雪花飘落的场景,效果拔群。



而到了当代,一些剧组还搞出了成本更低的造雪方法:比如用白石灰、工业盐、甚至是化肥来造假雪,它们看起来都很唯美,但只有在片场的人才知道,这些假雪实在是太臭了......


全部内容请看视频↑

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
正在改变与想要改变世界的人,都在 虎嗅APP
赞赏
关闭赞赏 开启赞赏

支持一下   修改

确定