Olympiske skiløbere og snowboardere konkurrerer på 100 % falsk sne:Påvirker det præstationen?

Vinter-OL fremmaner billeder af sneklædte bjergkæder, frosne skøjtebaner og atleter i koldt vejr. Og med god grund. Vinter olympiske spillesteder har ofte været på steder, der modtager et gennemsnitligt snefald på 300 tommer om året eller mere.

Men bortset fra nogle ekstremt unormale vejrmønstre, vil bjergene omkring snebegivenhederne til Vinter-OL i Beijing være toner af brunt og grønt og næsten blottet for sne. Regionen modtager typisk kun et par centimeter snefald i hver vintermåned. Det betyder, at stort set al den sne, som atleterne skal konkurrere på, vil være menneskeskabt.

Jeg er en atmosfærisk videnskabsmand, der har specialiseret mig i bjergvejr og sne. Jeg er også grundlæggeren af ​​en snemagerstartup og en ivrig skiløber. Der er tydelige forskelle mellem naturlig og kunstig sne, og det bliver interessant at se, om disse forskelle har nogen effekt på konkurrencen.

Sådan laver du falsk sne

Selvom kunstig sne og naturlig sne begge er frosset vand, er de fleste skiløbere og snowboardere i stand til med det samme at erkende, at de to er meget forskellige.

Traditionel snefremstilling bruger højtryksvand, komprimeret luft og specialiserede dyser til at blæse små væskedråber op i luften, som derefter fryser, når de falder til jorden. Men snefremstilling er ikke så simpelt som bare at sørge for, at luften er tilstrækkelig kold.

Rent vand fryser ikke, før det er afkølet til næsten -40 F (-40 C). Det er kun tilstedeværelsen af ​​mikroskopiske suspenderede partikler i vand, der tillader det at fryse ved de velkendte 32 F (0 C). Disse partikler, kendt som iskerner, fungerer som en slags stillads, der hjælper med at danne iskrystaller.

Uden disse partikler kæmper vand for at blive til is. Forskellige partikler kan hæve eller sænke frysetemperaturerne afhængigt af deres specifikke molekylære konfiguration.

To af de bedste iskerner er sølviodid og et protein produceret af bakterierne Pseudomonas syringae . De fleste snefremstillingssystemer tilføjer en kommerciel form af bakterieproteinet til vandet for at sikre, at de fleste af de små dråber fryser, før de rammer jorden.

Glider på menneskeskabt sne

Naturlig sne starter som en lille iskrystal på en iskerne i en sky. Mens krystallen falder gennem luften, vokser den langsomt til det klassiske sekssidede snefnug.

Til sammenligning fryser menneskeskabt sne hurtigt fra en enkelt dråbe vand. Den resulterende sne består af milliarder af små sfæriske kugler af is. Det kan ligne naturlig sne for det blotte øje på en skiløjpe, men den naturlige og kunstige sne "føles" meget anderledes.

På grund af det faktum, at de små iskugler pakker sig ret tæt sammen - og at nogle af dem måske ikke har frosset, før de rørte jorden - føles kunstig sne ofte hård og iskold. Frisk naturlig "puddersne" giver på den anden side skiløbere og snowboardere en næsten vægtløs følelse, når de svæver ned ad bjergsiden. Dette skyldes i høj grad, at de naturlige snekrystaller stables meget løst – et frisk lag pudder er så meget som 95 % eller mere luft.

Mens frisk pudder er, hvad de fleste fritidsskiløbere drømmer om, har olympiske skiløbere forskellig smag. Racers vil gerne kunne glide så hurtigt som muligt og bruge deres skarpe kanter til at lave kraftige, snævre sving. De tætte, iskolde forhold med kunstig sne er faktisk bedre i disse henseender. Faktisk tilføjer løbsarrangører ofte flydende vand til racerbaner med naturlig sne, som vil fryse og sikre en holdbar, ensartet overflade for racerløbere.

En anden overvejelse er det faktum, at naturlige snestorme producerer sløvt, fladt lys og lav sigtbarhed - hårde forhold at køre eller hoppe i. Kraftig naturligt snefald vil ofte aflyse skiløb, som det skete under de snefyldte Nagano-lege i 1998. For racere giver klar himmel og kunstig sne også fordelen der.

Men hård menneskeskabt sne har sine ulemper. Freestyle-skiløbere og snowboardere, der flyver fra hop eller glider på skinner højt over jorden, synes at foretrække den blødere overflade af naturlig sne af sikkerhedsmæssige årsager. Det gælder også for nordiske skiløbere, der for nylig har markeret farerne ved kunstig sne i tilfælde af styrt som isnende, hårde overflader kan føre til flere skader.

Efterligner naturen

Mens olympiske atleter har blandede behov for deres sne, er naturlig sne langt bedre for langt de fleste fritidsskiløbere. På grund af de luftfyldte krystaller er den meget blødere og sjovere at stå på ski eller snowboard på.

Forskere har i årtier forsøgt at skabe mere naturlig sne efter behov. Den første måde, folk forsøgte at lave "rigtig" sne på, var ved at så naturlige skyer med sølviodid. Målet var at gøre det lettere for fugt i skyer at blive til faldende snekrystaller. Hvis du kunne få denne proces - kaldet Wegener-Bergeron-Findeisen-processen - til at foregå lettere, ville det teoretisk øge snefaldshastigheden.

I praksis har det historisk set været svært at bevise effektiviteten af ​​såning. Imidlertid har nyligt arbejde med store, omhyggeligt udsatte sæt atmosfæriske instrumenter vist, at - for en brøkdel af storme med de rette betingelser - så giver skyer med sølviodid faktisk beskedne stigninger i den samlede mængde snefald.

En anden mulighed - som ikke kræver stormskyer til frø i første omgang - er at skabe snefremstillingsmaskiner, der kan dyrke luftige naturlige snekrystaller. Forskere har dyrket snefnug i laboratorier i mange årtier, men processen er delikat, og typisk producerer forskere kun nogle få flager ad gangen. Fordi iskrystaller typisk vokser langsomt, har det været vanskeligt for forskere at skalere processen op med de mange størrelsesordener, der er nødvendige for at dyrke nok sne til skiløb. Men i en søgen efter at producere fluffy pudder til skiløbere og snowboardere, udviklede min kollega Trey Alvey og jeg en proces, der kan producere snefnug i større mængder ved hjælp af en teknik, der efterligner den naturlige krystaldannelsesproces. Vi kommercialiserer det gennem vores firma kaldet Quantum Snow.

De tørre, golde bjerge, der er vært for vinter-OL i 2022, er ikke ligefrem en skidestination. Men takket være snemagervidenskaben vil atleterne have pålidelige, hvis iskolde, løb at konkurrere på. Og sportsfans kan alle være taknemmelige for teknologien, der giver dem mulighed for at nyde det højhastighedsskuespil, som de modige sjæle, der konkurrerer i ski- og snowboardbegivenheder, opfører.