تمام برف المپیک زمستانی چین به صورت مصنوعی ساخته شده + فیلم

المپیک زمستانی چین در حالی برگزار می‌شود که به دلیل بارش اندک، تمام برف مورد نیاز برای مسابقات به صورت مصنوعی تولید شده‌اند.

همیشه المپیک‌های زمستانی یادآور کوه‌های پوشیده شده از برف، پیست‌های یخی و ورزشکاران با لباس‌های گرم هستند و دلیل آن کاملا مشخص است. معمولا رویدادهای المپیک زمستانی در مکان‌هایی برگزار می‌شود که در آن هر سال به طور میانگین 300 اینچ یا بیشتر برف می‌بارد.

اما به دلایل گوناگون مانند الگوهای آب و هوایی عجیب و غریب، کوه‌هایی که محل برگزاری المپیک زمستانی بیجینگ را احاطه می‌کنند به رنگ قهوه‌ای و سبز هستند و تقریبا هیچ برفی روی آن‌ها دیده نمی‌شود. در این منطقه به طور نرمال سالانه تنها چند اینچ برف می‌بارد و این بدین معناست که تمام ورزشکاران حاضر در المپیک زمستانی چین روی برف‌هایی مسابقه می‌دهند که توسط انسان‌ها تولید شده‌اند.

من (نگارنده مقاله) یک دانشمند اتمسفر هستم که در بورد آب و هوای کوهستانی و برف تخصص دارم. همچنین موسس یک استارت‌آپ تولید برف مصنوعی برای اسکی هم هستم و باید بگویم تفاوت‌های معناداری میان برف مصنوعی و طبیعی وجود دارد و در ادامه قصد داریم بررسی کنیم که آیا این تفاوت روی مسابقات تاثیرگذار هستند یا خیر.

چگونه برف مصنوعی تولید می‌شود؟

گرچه هم برف مصنوعی و هم برف طبیعی هر دو همان آب یخ‌زده هستند اما بیشتر اسکی‌بازها و اسنوبوردرها به سرعت می‌توانند تفاوت میان این دو را تشخیص بدهند.

در روش سنتی تولید برف از آب با فشار بالا، هوای کمپرس شده و نازل‌های مخصوص استفاده می‌شود تا قطرات ریز آب در هوا پخش شود و تا زمانی که به پایین می‌آیند، یخ زده و تبدیل به برف شوند. اما تولید برف به این سادگی نبوده و اطمینان از سرمای هوا برای این کار کافی نیست.

بر خلاف تصور عامه مردم، آب خالص در دمای منفی 40 درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود. تنها به دلیل وجود ناخالصی و مواد میکروسکوپی موجود در آب است که سبب می‌شود آب در دمای صفر درجه یخ بزند. این مواد میکروسکوپی که با نام نوکلئی‌های یخ شناخته می‌شوند در حقیقت شالوده و اسکلت یخ را تشکیل داده و فرآیند انجماد را تسریع می‌بخشند. آب بدون این مواد راه سختی را برای انجماد پیش رو دارد. مواد مختلف با توجه به نوع ساختار مولکولارشان می‌توانند دمای انجماد را بیشتر یا کمتر کنند.

نقره یدید و نوعی پروتئین که توسط باکتری Pseudomonas syringae تولید می‌شود دو مورد از بهترین نوکلئی‌های یخ هستند. بیشتر تولیدکنندگان برف مصنوعی از پروتئین باکتریال تجاری استفاده می‌کنند تا مطمئن شوند ذرات آب پیش از رسیدن به زمین یخ می‌زنند.

اسکی روی برف مصنوعی در المپیک زمستانی چین

در حالت طبیعی برف از یک قطعه کوچک کریستال یخ روی نوکلئوس یخی در ابر شروع می‌شود. همزمان با سقوط کریستال به زمین، به آهستگی این کریستال به حالت کلاسیک شش وجهی دانه برف در می‌آید.

در مقایسه برف مصنوعی به سرعت از یک قطره ریز آب به یخ تبدیل می‌شود. این برف از میلیاردها توپ یخی تشکیل شده و شاید با چشم غیرمسلح تفاوتی با برف طبیعی نداشته باشد، اما حس اسکی کردن روی آن با برف طبیعی تفاوت بسیار زیادی دارد.

از آنجایی که توپ‌های یخی پس از ادغام با یکدیگر استحکام زیادی دارند و برخی از آن‌ها تا قبل از تماس با زمین هنوز یخ نزده‌اند، برف مصنوعی گاهی اوقات احساس سفتی و یخی بودن را دارد. از طرف دیگر برف طبیعی که حالت پودری دارد باعث می‌شود اسکی‌بازها و اسنوبوردرها حین ورزش احساس بی وزنی داشته باشند. بخش بزرگی از این موضوع به دلیل اتصال ضعیف دانه‌های برف طبیعی به یکدیگر بوده و 95 درصد یا بیشتر از یک لایه برف طبیعی از هوا تشکیل شده است.

در حالی که برف طبیعی برای اسکی‌بازهای معمولی و آماتور خوشایندتر است، اما اسکی‌بازهای المپیکی سلیقه متفاوتی دارند. مسابقه‌دهندگان المپیک می‌خواهند با سرعت بیشتری سر بخورند و در لبه‌ها بتوانند چرخش‌های قدرتمند و دقیقی داشته باشند. انسجام و شرایط یخی برف مصنوعی در این زمینه بهتر از برف طبیعی هستند. حتی در مسابقات اسکی با برف طبیعی نیز گاهی روی پیست مسابقه آب مایع ریخته می‌شود تا با ایجاد یخ‌زدگی بتوانند سطحی با دوام بالاتر و بهتر برای مسابقه‌دهندگان فراهم کنند.

مسئله دیگر احتمال ایجاد طوفان‌های برفی است که گاهی اوقات سبب می‌شوند تا دید مسابقه‌دهندگان مختل شده و انجام مسابقات سخت شود. بارش سنگین برف نیز ممکن است باعث لغو شدن مسابقه شود،‌ همانطور که در مسابقات Nagano در سال 1998 رخ داد. برای اسکی‌بازها، اسکی تمیزتر و برف مصنوعی یک مزیت محسوب می‌شود.

اما برف مصنوعی نقاط ضعف خودش را هم دارد. اسکی‌بازهای فری‌استایل و اسنوبوردرهایی که به پریدن یا لغزیدن روی ریل‌ها و میله‌ها علاقه دارند برف طبیعی نرم را به دلایل ایمنی ترجیح می‌دهند. همچنین اسکی‌بازان نوردیک که بیشتر در خطر افتادن هستند نیز رابطه خوبی با برف مصنوعی ندارند چرا که در این صورت آسیب‌های بیشتری به آن‌ها وارد می‌شود.

تقلید از طبیعت

در حالی که ورزشکاران المپیک زمستانی چین تمایلات مختلفی برای نوع برف دارند اما برای بیشتر اسکی‌بازان غیر حرفه‌ای، برف طبیعی گزینه بهتری خواهد بود. به دلیل وجود هوا در کریستال برف طبیعی، لذت اسکی یا اسنوبورد کردن روی این برف نرم بیشتر است.

دانشمندان برای دهه‌ها در حال کار روی تولید برف طبیعی‌تر هستند. اولین راه برای تولید برف واقعی از طریق بارور کردن ابرهای طبیعی با نقره یدید بوده است. هدف از این کار افزایش رطوبت در ابر بوده تا در نهایت منجر به بارش کریستال‌های برف شود. اگر این پروسه – که با نام پروسه Wegener-Bergeron-Findeisen شناخته می‌شود – راحت‌تر رخ بدهد، میزان بارش برف به صورت تئوری افزایش پیدا خواهد کرد.

اما در عمل از قدیم سنجش کفایت بارور کردن ابرها مشکل بوده است. با این وجود تحقیقات گسترده‌ی انجام شده با دستگاه‌های دقیق اتمسفری نشان می‌دهند بارور کردن ابرها در مجموع میزان بارش برف تاثیر چندانی ندارد.

گزینه دیگر پیش رو که نیازی به ابرهای طوفانی برای بارور کردن ندارد، ساخت ماشین‌های تولید برف است که می‌توانند کریستال‌های برف را تولید کنند. دانشمندان از سال‌ها پیش در حال تولید دانه‌های برف در آزمایشگاه‌هایشان هستند اما طی این پروسه ظریف، در یک بازه زمانی تنها چند دانه برف محدود می‌توانند تولید شوند. کریستال‌های یخ به آرامی تشکیل می‌شوند و محققان برای تولید برف کافی برای اسکی کردن در مضیقه هستند. اما من و یکی از هم‌دانشگاهی‌هایم در حال تجاری کردن روش جدیدی از تولید برف هستیم که فرآیند تولید برف طبیعی را سرعت می‌بخشد و میزان بیشتری برف در اختیارمان قرار می‌گیرد. این فرآیند Quantum Snow نام دارد.

کوه‌های خشک و عقیمی که المپیک زمستانی چین در سال 2022 را میزبانی می‌کنند مقصد خوبی برای اسکی‌بازان محسوب نمی‌شوند اما به لطف دانش تولید برف، ورزشکاران می‌توانند مسابقه‌ای مطمئن (و حتی یخی) را تجربه کنند و طرفدارانشان از پیشرفت تکنولوژی که اجرای این مسابقات را ممکن کرده ممنون باشند.