今年冬季最盛大的體育賽事北京冬奧會即將拉開序幕，作為賽前準備，工作人員正在馬不停蹄地造雪中。
沒錯，北京地區冬季雖然也會下雪，但那麼大的賽事，僅憑自然降雪很難支撐整個比賽正常進行。
放眼全球，只有北歐、我國東北等少數天寒地凍的地區，才會有自然環境造就的天然滑雪場，而其他絕大多數地區的雪場（目前我國有700多座滑雪場，連廣東省都有3座）都需要“自力更生”——靠人工造雪維持滑雪場的正常運營。
滑雪場對雪的需求量可不低，以一座5S級別的商用滑雪場為例，至少需要1.8萬立方米的雪，才能堆滿一條1千米的初級滑雪道。單純依靠北京的自然降雪，顯然難以滿足比賽用雪的需求。
既然要人工造雪，那麼先得搞明白天然的雪是怎麼來的。
雪的形成
雪花的形成分為兩步：第一步是“成核”。空氣中存在很多細小的顆粒，如細菌、塵埃等，它們可以吸收空氣中的水分形成液滴，當溫度達到一定低點時，這些液滴便會結成冰粒，這個冰粒就是雪花的“晶核”。
“晶核”形成後，進入第二步——“生長”，晶核中的每個水分子會和其餘水分子透過氫鍵相連形成晶格結構，當空氣中水汽達到過度飽和，晶體開始生長，形成我們熟悉的雪花。
由於每一片雪花的晶核來源都不同，生長環境也有細微的差異，所以自然條件下，我們很難遇到兩片完全相同的雪花。
自然形成的雪花有著美麗的稜角，對滑雪板來說太過粗糙，會減緩運動員的速度，人造雪更類似雪珠，同時人造雪的密度更大。
因此在相同條件下，同體積人造雪比自然雪融化慢。因此即使在一些降雪條件好的地區，有時也會使用人造雪。
冬奧會的雪源
瞭解了自然條件下雪花的形成過程，下面我們就可以想辦法造雪了。想要製造出高質量、大面積的雪花，必須要藉助一種重要的工具——造雪機。
1950年3月，美國人韋恩·皮爾斯（Wayne Pierce）利用一個油漆噴霧壓縮機，噴嘴和一些用來給花木澆水的軟管造出了世界上第一臺造雪機，第一片人造雪誕生。
他將水注入一個專用噴嘴或噴槍，在那裡接觸到高壓空氣，高壓空氣將水流分割成微小的粒子並噴入寒冷的外部空氣中，在落到地面以前這些小水滴凝結成冰晶，這也是槍式（炮筒式）造雪機的祖先。
目前市場上最常見的是也是這種“壓縮空氣型造雪機”，讓過冷水和壓縮空氣混合後噴出，水霧會化成無數小水滴，形成天然的“晶核”。
這個過程，空氣膨脹還會進一步吸收熱量、降低溫度，加速雪花形成的速度。
這種造雪機對溫度的依賴程度較低，但需要空氣足夠乾燥，只要空氣含水量低，即使環境溫度在0攝氏度以上，也可以造雪。
不同的造雪機和造雪環境能夠產出具備不同雪溫、黏度、摩擦力的雪晶，也能造出和天然新雪觸感相同的粉雪，這種雪蓬鬆有彈性，走在上面還會發出咯吱咯吱的聲音，即使運動員不小心摔倒，也不會很疼，自然更不容易受傷。
不過，凡事都有兩面性，粉雪對運動員的技術要求比較高，由於雪質太軟，支撐作用較弱，一般人很難在粉雪上滑起來。而且，粉雪喜歡低溫，當滑雪的人過多時，摩擦帶來的熱量會讓粉雪很快融化。
為了讓滑雪愛好者有更好的體驗，也為了雪場的雪不至於消耗太快，大多數滑雪場在造雪之後會都會用壓雪機把雪壓實，這樣滑起來更加“絲滑”，雪也不會融化太快。
1980年2月，第13屆美國普萊西德湖冬奧會，財大氣粗的美國人在冬奧會歷史上首次採用了人工造雪機來造雪，冬奧會“靠天吃飯”的困惑得到了根本緩解，人工造雪機也從此進入了冬奧會中。
公平與專業
通常，我們接觸的滑雪場都是供普通滑雪愛好者休閒娛樂的初級雪道，雪的密度在450千克/立方米左右，大約是新雪的三倍，相比之下，用於專業比賽的雪道雪的密度會更高。
國際雪聯要求高山滑雪的雪道表面必須接近於冰面結晶狀態，這是為了保證不同出場順序的運動員都能在相同的雪質下公平競爭，不會受到賽道變化的影響。
為達到這一要求，需要專業人員對賽道的雪進行反覆壓實，還需要每天進行必要維護。
滑雪是一項風險極高的體育運動，運動員在高速俯衝的過程中，時速可達130公里，這個速度在高速上都屬於超速了，可想而知這項運動的難度和風險有多高。
非專業選手在滑雪時，一定要選擇適合自己的賽道，防護工作也要做到位，畢竟安全才是最重要的嘛。
比賽在即，讓我們一起期待運動員的精彩表現吧。
來源：蝌蚪五線譜
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【來源：科普中國】
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