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品读|在雪地上行走脚下会有“吱吱”声,是雪被踩疼了吗

 时间:2019-11-23 16:06:23 阅读人数:2468


作者:将科学带回家资料来源:平度,第10期,2019年

在雪上行走时,雪有时会发出“吱吱”的声音。这场雪疼吗?但是为什么一些雪在被践踏的时候没有发出这样的声音呢?

尽管科学家们已经彻底研究了雪的形成过程,但很少有人真正研究过雪被踩在上面时为什么会吱吱作响。

当过冷水滴(温度低于冰点但尚未结晶的水)遇到空气中的灰尘颗粒时,雪就形成了。在雪花从天而降的过程中,有时它们会遇到一些过冷的水滴,然后它们会粘在一起,变成非常坚固的小雪球,称为霰弹。

踩在这种大雪上会让霰弹枪发出尖叫,就像它的尾巴被踩了一样。

有一些松散的雪,当你踩在这种雪上时,它们会发出“梭梭”的声音,听起来很愉快。

那么,雪被践踏后听起来怎么样?有两种主要的解释。

雪被冻成了“斗齿”

有些人认为雪的“吱吱”声是雪粒之间的摩擦或者雪和鞋子之间的摩擦。此外,雪是否能发出摩擦声与温度有很大关系。只有温度非常低的雪才能发出“吱吱声”。

换句话说,雪的“吱吱声”是它们牙齿与寒冷搏斗的声音。

这个解释把雪的声音和温度联系起来。

物理学家法拉第发现冰晶总是被一层水(准液体层)包围,这层水的厚度与温度有关。

零下10摄氏度,这层水只有水分子那么厚。在零下1摄氏度时,这层水有数百个水分子那么厚。

此外,当受到巨大压力时,冰会融化。当压力降低时,它会再次冻结,这被称为结冰现象。

因此,有些人建议,如果温度高于零下10摄氏度,此时踩雪会在你体重产生的压力下将一些雪软化成一滩水。水就像润滑剂,可以减少摩擦,所以雪不会发出“吱吱声”。

如果雪的温度低于零下10摄氏度,即使你是一个站在高跟鞋上的巨人,高跟鞋产生的压力也不足以融化它。雪仍然是冰晶。因此,被践踏后,固体雪会像沙粒一样互相摩擦,或者摩擦你的鞋子。

然而,这种解释的一个问题是,有些人计算出,在正常情况下,即使一个人穿着溜冰鞋,他的体重施加在溜冰鞋上的压力也不足以融化雪。

因此,没有人能确定人们是否能把雪踩入水中,或者高含水量的雪是否不会轻易发出“吱吱声”。

雪的“脖子”断了

W.麻省理工学院的材料科学家克雷格·卡特(craig carter)认为,积雪被践踏后发出的声音就是积雪折断“脖子”的声音。

这里雪的“颈部”是冰中晶体之间的结合,而“吱吱声”是雪花之间结合破裂的声音。

刚刚从天空落下的完整雪花之间的距离相对较大。它们彼此结合不紧密,而且几乎没有钥匙。这种雪是“丈夫”的声音,不是“吱吱”的声音。

几个小时后,新雪在自身重力的作用下坍塌并破裂,然后重新结合形成更多的结合。因此,蓬松的新雪变成了密度更大的旧雪,由于自身的重力,旧雪不容易继续坍塌。

从新雪变成旧雪的过程叫做“烧结”。烧结的旧雪被你的重量压碎后,许多钥匙被压碎,发出“吱吱嘎嘎”的声音。

卡特认为,雪被践踏的“吱吱声”和碎瓷的“咔嗒”声是一样的。

事实上,瓷器是通过烧结生产的:粘土分子在高温下形成新的化学键,变得更加致密和牢固,所以断裂的分子键在打碎瓷器时也会发出声音。

这个解释听起来很合理,因为当踩在雪上时,一层松散的雪会发出“沙沙”的声音,但是当踩在它下面更硬的雪上时,它会发出“吱吱”的声音。咀嚼冰块也会发出“吱吱”的声音。现在只有一个实验来证明这个假设。*结束

作者:从“学习能力”应用程序中把科学带回家来源:pin du 2019年第10期编辑:孙艾东|格式,编辑:张楚

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