علم برف سازی برای المپیک زمستانی چیست؟
دیجیپا: المپیک زمستانی پکن ۲۰۲۲ برای نخستین بار روی برف صد درصد مصنوعی درحال برگزاری است که در این گزارش نگاهی به چگونگی تولید این میزان از برف مصنوعی می اندازیم.
به گزارش دیجیپا به نقل از ایسنا، شهر پکن در چین میزبان نخستین بازی های المپیک زمستانی با تکیه کامل بر برف مصنوعی است.
بازی های المپیک زمستانی تصاویری از رشته کوه های برفی، پیست های یخ زده و ورزشکارانی با لباس های مخصوص هوای سرد را در ذهن تداعی می کند. دلیل آن هم واضح است، شهرهای میزبان المپیک های زمستانی اغلب در مکان هایی واقع شده اند که میانگین بارش برف در آنها ۳۰۰ اینچ(۷۵۰ سانتی متر) در سال یا بیشتر است.
با این حال، این مسابقات این دفعه در شهری درحال برگزاری است که زمستان چندان سرد و برفی ندارد و کوه های اطراف آن حدودا خالی از هرگونه برفی هستند. در هر زمستان در این منطقه معمولا فقط چند اینچ برف می بارد و این بدان معناست که اساساً تمام برفی که ورزشکاران المپیک زمستانی درحال مسابقه دادن و رقابت روی آن هستند، ساخته دست انسان و مصنوعی است.
"پیتر ویلز"(Peter Veals) دانشمند علوم جوی از دانشگاه "یوتا" در حوزه آب و هوای کوهستانی و برف تخصص دارد. او همینطور بنیانگذار یک استارتاپ برف سازی و همینطور یک اسکی باز است. وی در یک مقاله به این مورد پرداخته است که در ادامه به بیان آن خواهیم پرداخت.
تفاوت های مشخصی بین برف طبیعی و مصنوعی وجود دارد و جالب است که بدانیم آیا این تفاوت ها تأثیری بر رقابت ورزشکاران دارد یا خیر.
چگونه برف تقلبی درست کنیم
اگرچه برف مصنوعی و برف طبیعی هر دو در واقع آب یخ زده هستند، اما اغلب اسکی بازان و اسنوبورد سواران بلافاصله می توانند تشخیص دهند که این دو بسیار متفاوت هستند.
فرآیند برف سازی سنتی از آب فشرده، هوای فشرده و نازل های تخصصی برای دمیدن قطرات ریز مایع در هوا استفاده می نماید که بعد از افتادن روی زمین منجمد می شوند. اما برف سازی به همین سادگی نیست که فقط مطمئن شوید هوا به اندازه کافی سرد است.
آب خالص تا وقتی که تا حدود منفی ۴۰ درجه سانتیگراد سرد نشود، یخ نمی زند. تنها وجود ذرات معلق میکروسکوپی در آب است که به آن اجازه می دهد در دمای صفر درجه سانتیگراد یخ بزند. این ذرات که بعنوان هسته های یخ شناخته می شوند، بعنوان نوعی داربست جهت کمک به شکل گیری بلورهای یخ عمل می کنند. بدون این ذرات، آب در کوشش برای تبدیل شدن به یخ با چالش مواجه می شود و ذرات مختلف بسته به پیکربندی مولکولی خاص خود می توانند دمای انجماد آب را افزایش یا کاهش دهند.
دو نمونه از بهترین هسته های یخ، "یدید نقره" و پروتئینی است که بوسیله ی یک باکتری به نام "لکه زاویه ای برگ کدوئیان"(Pseudomonas syringae) تولید می شود. اغلب سیستم های برف سازی، یک شکل تجاری از پروتئین باکتری را به آب اضافه می کنند تا مطمئن شوند که بیشتر قطرات کوچک پیش از برخورد با زمین منجمد می شوند.
سُر خوردن روی برف های دست ساز
برف طبیعی به صورت یک بلور کوچک یخ روی یک هسته یخی در یک ابر، حیات خویش را شروع می کند. وقتی این بلور به هوا سپرده می شود و به سمت زمین می آید، به آرامی به دانه های برف شش وجهی تبدیل می شود.
در مقایسه، برف مصنوعی و ساخت بشر با یک قطره آب که به سرعت یخ می زند، ایجاد می شود و برف حاصل، از میلیاردها توپ یخی کروی شکل تشکیل می شود.
برف مصنوعی امکان دارد در پیست اسکی با چشم غیرمسلح شبیه به برف طبیعی باشد، اما برف طبیعی و مصنوعی بسیار با یکدیگر متفاوت هستند.
با توجه به این حقیقت که گلوله های یخی کوچک به صورت کاملا متراکم در کنار هم قرار می گیرند و امکان دارد بعضی از آنها تا وقتی که زمین را لمس نکرده اند، یخ نزده باشند، برف مصنوعی اغلب سفت و یخ زده و خشن است. اما از طرفی، برف طبیعی که حالتی پودری شکل دارد، تقریباً احساس بی وزنی به اسکی بازان و اسنوبورد سواران می دهد و این نکته مهمی است، چونکه بلورهای طبیعی برف خیلی نرم روی هم چیده می شوند و یک لایه پودری شکل که ۹۵ درصد یا بیشتر حاوی هوا است، تشکیل می دهد.
در حالی که برف طبیعی و حالت پودری شکل آن چیزی است که اغلب اسکی بازان تفریحی رویای آنرا دارند، اما اسکی بازان المپیکی سلیقه متفاوتی دارند. آنها می خواهند بتوانند با بیشترین سرعت ممکن روی برف سُر بخورند و از چوب اسکی های نوک تیز خود برای چرخش های قدرتمند و کمک گرفتن های محکم استفاده کنند. شرایط متراکم و یخی برف مصنوعی در واقع از این نظر بهتر است.
در واقع، در شهرهای پربرف هم برگزارکنندگان مسابقات المپیک زمستانی اغلب آب مایع را به زمینهای پوشیده شده از برف طبیعی اضافه می کنند تا یخ بزند و سطحی بادوام و ثابت را برای مسابقه دهندگان فراهم آورد.
ملاحظات دیگر شامل این حقیقت است که طوفان های برف طبیعی، میدان دید را محدود می کنند و شرایط سختی را برای مسابقه دهندگان رقم می زنند. ضمن این که بارش برف طبیعی اغلب مسابقات اسکی را لغو می کند. در حالیکه برف مصنوعی یک آسمان صاف و شرایط آب و هوایی مناسبی را فراهم می آورد.
اما برف مصنوعی و ساخته شده توسط انسان، معایب خویش را هم دارد. به نظر می آید اسکی بازان و اسنوبورد سوارانی که از روی زمین پرش انجام می دهند یا برای اسکی پرش روی ریل می لغزند، به علل ایمنی، سطح نرم تر برف طبیعی را ترجیح می دهند. این مورد در مورد اسکی بازان نمایشی هم صدق می کند، چون که خطرات برخورد و سقوط روی برف مصنوعی که سطوح یخی سفت و سختی را ایجاد می کند، می تواند منجر به مصدومیت های بیشتری شود.
تقلید از طبیعت
در حالی که ورزشکاران المپیک نیازها و خواسته های متفاوتی از برف دارند، برای اکثریت اسکی بازان تفریحی، برف طبیعی به علت بلورهای پر از هوا به مراتب بهتر است و اسکی کردن یا اسنوبرد سواری روی آن بسیار نرم تر و لذت بخش تر است.
دانشمندان دهها سال است که در تلاش بوده اند تا برف نزدیک تری به برف طبیعی را بنا به تقاضا ایجاد کنند. نخستین راهی که آنها تلاش کردند با آن برف واقعی بسازند، بارور کردن ابرهای طبیعی با "یدید نقره" بود. هدف از این کار، افزایش رطوبت در ابرها بود که به بلورهای برف درحال سقوط تبدیل می شدند. اگر بتوان این فرایند را که فرایند "وگنر-برگرون-فیندایسن"(Wegener-Bergeron-Findeisen) نامیده می شود بشکلی آسان تر انجام داد، از نظر نظریه میزان بارش برف را به شکل قابل توجهی بالا می برد.
اما در عمل، اثبات کارایی این روش دشوار است. با این وجود، تلاشهای اخیر با استفاده از مجموعه های بزرگ و دقیقی از ابزارهای جوی نشان داده است که بارور کردن ابرها با "یدید نقره" در واقع افزایش اندکی در مقدار کلی بارش برف بوجود می آورد.
در روش دیگر اما نیازی به بارور کردن ابرهای طوفانی نیست و شامل ساخت ماشین های برف سازی است که می توانند بلورهای طبیعی برف را پرورش دهند. دانشمندان دهه هاست که دانه های برف را در آزمایشگاه ها پرورش می دهند، اما این فرایند ظریفی است و معمولا محققان در هر زمان فقط می توانند چند دانه برف تولید کنند.
"پیتر ویلز" می گوید: از آنجاییکه بلورهای یخ معمولا به کندی رشد می کنند، برای محققان دشوار است که مقیاس این فرایند را با میزان زیادی که برای رشد برف کافی برای اسکی لازم است، بالا برند.
وی اضافه کرد: اما من و همکارم "تری آلوی"(Trey Alvey) در کوشش برای تولید برف پودری شکل برای اسکی بازان و اسنوبورد سواران، فرآیندی را توسعه داده ایم که می تواند دانه های برف را در مقادیر بیشتری با استفاده از تکنیکی که فرایند تشکیل بلور طبیعی را تقلید می کند، تولید نماید. حالا هم ما درحال تجاری سازی آن از راه شرکت خود به نام "کوانتوم اسنو"(Quantum Snow) هستیم.
اکنون شاهد آن هستیم که کوه های خشک و بایر میزبان المپیک زمستانی ۲۰۲۲ شده اند که تابحال هیچ وقت مقصد اسکی سواری نبوده اند. اما به لطف علم برف سازی، ورزشکاران می توانند سواری قابل اعتمادی روی برف های مصنوعی داشته باشند.
در واقع همه طرفداران ورزش های زمستانی می توانند به خاطر این فناوری که به آنها امکان می دهد از تماشای این مسابقات تماشایی در هر کجا لذت ببرند، سپاسگزار باشند.
منبع: دیجیپا
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب