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人工造雪的原理是什麼

圖文 更新时间:2024-12-03 00:31:28

人工造雪的原理是什麼(人造雪是怎樣實現的)1

雪是北方常見的東西,但自然雪并不能用于奧運比賽,這需要人工造雪。冬奧會賽場上使用的雪不易融化?密度比自然雪大,中國已經打破西方壟斷,掌握了制造比賽“人造雪”技術。

人工造雪的原理是什麼(人造雪是怎樣實現的)2

天空為什麼會下雪呢?下雪先要有雲,雲中有很多水珠和冰晶。水珠很容易蒸發,變成水蒸汽凝結在冰晶上,使冰晶變得又“胖”又重。雲托不住它了,它就從天上掉下來。如果這時近地面的空氣溫度在0C以下,就變成了雪。

自然界降雪是有條件的,人工降雪也要具備一定的條件。萬裡無雲的幹燥天氣,想讓它降雪也降不下來。這個條件就是一定要有足夠的水蒸汽。有了水蒸汽,才能人工催化它們成為水滴和冰晶,形成雪片。常用的催化劑有幹冰、碘化銀。人們用飛機把它們噴進雲層,它們就可以吸收熱量,降低溫度,使水蒸汽凝結成冰晶和水滴。

人工造雪的原理是什麼(人造雪是怎樣實現的)3

那麼,在那些不具備人工降雪條件的地方,就永遠見不到雪了嗎?

科學家們發現了一種能夠造雪的細菌—一冰核活性菌。人們一直都認為,水的冰點是0°C。其實,完全純淨的水在低于一40°C時才結冰,而水在0℃結冰是由于“冰核活性菌”充當了冰晶核心。這種細菌表面有一種特殊的磷酯蛋白,能夠在低溫環境下生存。由于它可以使水在較高的溫度下結冰,所以科學家們就研究利用它來“人工造雪”。

人工造雪的原理是什麼(人造雪是怎樣實現的)4

比如,要在冬季少雪的地區進行滑雪比賽。過去人們是用特殊的裝置,事先将水進行低溫處理,噴撒成微小的水珠,使這些水珠在外界寒冷的氣候下結冰,形成人造雪。如果在水中加入“冰核活性菌”,那麼結冰的速度就會加快,也就不需要事先對水進行低溫處理了。這個設想已經在美國洛基山等一些山地滑雪療養區試驗成功。不過,為了慎重起見,加入水中的“冰核活性菌”是死的,因為這種細菌死亡後,其表層蛋白仍保留形成冰晶的性質。當然,這種人工造雪的方法不是唯一的。

人工造雪的原理是什麼(人造雪是怎樣實現的)5

不過,滑雪場上的這種“人造雪”,嚴格說來,并不是真正的雪,因為它沒有需花那種六角形結構,隻不過是簡單的冰結晶體。能不能造出真正具有複雜的六角形結構的天然雪花呢?在實驗室條件下,産生單個雪花是容易的,但是大規模進行模拟降雪可不是件容易的事,需要由計算機來控制。大型模拟降雪器由計算機對氣溫、濕度、風和雲的催化等因素進行控制和調節,模拟大氣中形成降雪的天氣環境,來産生降雪。在試驗場地上進行了一次人工模拟降雪試驗,24小時降雪量達30厘米厚。

目前,在能夠控制的條件下,已經能産生大約30種雪花晶體,最大雪花的直徑達1厘米。

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