علم برف سازی برای المپیک زمستانی چیست؟
اخبار ورزشی: المپیک زمستانی پکن 2022 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 اخبار ورزشی 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 نیز 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 به طور معمول 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 زمینه آب و هوای کوهستانی و برف تخصص دارد. وی همین طور بنیانگذار یک استارتاپ برف سازی و همین طور یک اسکی باز است. وی در یک مقاله به این مساله 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 حقیقت 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 آن زمان 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 برای مساعدت با 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 ازطریق 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 بصورت یک بلور کوچک یخ روی یک هسته یخی در یک ابر، حیات خودرا 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 ممکنست 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 واقعیت که گلوله های یخی کوچک بصورت کاملا متراکم در کنار هم قرار می گیرند و ممکنست تعدادی از آنها تا آن زمان که زمین را لمس نکرده اند، یخ نزده باشند، برف مصنوعی اغلب سفت و یخ زده و خشن است. اما از طرف دیگر، برف طبیعی که حالتی پودری شکل دارد، تقریباً احساس بی وزنی به اسکی بازان و اسنوبورد سواران می دهد و این نکته مهمی است، برای اینکه 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 بیشتر 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 حقیقت 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 واقعیت 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 صورتیکه برف مصنوعی یک آسمان صاف و شرایط آب و هوایی مناسبی را فراهم می آورد.
اما برف مصنوعی و تولید شده توسط انسان، معایب خودرا نیز دارد. بنظر می رسد اسکی بازان و اسنوبورد سوارانی که از روی زمین پرش انجام می دهند یا برای اسکی پرش روی ریل می لغزند، به دلیلهای ایمنی، سطح نرم تر برف طبیعی را ترجیح می دهند. این مساله در مورد اسکی بازان نمایشی نیز صدق می کند، چونکه 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 سبب بلورهای پر از هوا بمراتب 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 اهتمام 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 پروسه را که پروسه "وگنر-برگرون-فیندایسن"(Wegener-Bergeron-Findeisen) نامیده می شود به گونه ای آسان تر انجام داد، از نظر نظریه میزان بارش برف را به شکل قابل توجهی می افزاید.
اما در عمل، اثبات کارایی این روش دشوار است. با این وجود، کوشش های اخیر با بهره گیری از مجموعه های بزرگ و دقیقی از ابزارهای جوی نشان داده است که بارور کردن ابرها با "یدید نقره" در حقیقت افزایش اندکی در مقدار کلی بارش برف به وجود 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 پروسه ظریفی است و به طور معمول پژوهشگران در هر زمان فقط می توانند چند دانه برف تولید کنند.
"پیتر ویلز" می گوید: از آنجا که بلورهای یخ به طور معمول به کندی رشد می کنند، برای پژوهشگران دشوار است که مقیاس این پروسه 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 بهره گیری از تکنیکی که پروسه تشکیل بلور طبیعی را تقلید می کند، تولید نماید. حالا نیز ما درحال تجاری سازی آن بوسیله 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 تا حالا هیچگاه 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: اخبار ورزشی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب