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Domingo, Julho 3, 2022

As Olimpíadas têm 100% de neve falsa – aqui está a ciência de como ela é feita

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O seguinte ensaio é reimpresso com permissão de A conversaA conversauma publicação online que cobre as pesquisas mais recentes.

As Olimpíadas de inverno evocam imagens de cadeias de montanhas nevadas, pistas de gelo congeladas e atletas em trajes de frio. E por um bom motivo. As instalações olímpicas de inverno geralmente ficam em lugares que recebem um queda de neve média de 300 polegadas por ano ou mais.

No entanto, salvo alguns padrões climáticos extremamente anômalos, as montanhas que cercam os eventos de neve para os Jogos Olímpicos de Inverno de Pequim terão tons de marrom e verde e quase sem neve. A região normalmente recebe apenas alguns centímetros de neve em cada mês de inverno. Isso significa que basicamente toda a neve em que os atletas competirão será feita pelo homem.

eu sou um cientista atmosférico especializado em clima de montanha e neve. Eu também sou o fundador de uma startup de fabricação de neve e um ávido esquiador. Existem diferenças distintas entre neve natural e artificial, e será interessante ver se essas diferenças têm algum efeito na competição.

Armas de neve pulverizam pequenas gotas de água resfriada no ar.

Como fazer neve falsa

Embora a neve artificial e a neve natural sejam água congelada, a maioria dos esquiadores e snowboarders são capazes de reconhecer imediatamente que as duas são muito diferentes.

Usos tradicionais de neve água de alta pressão, ar comprimido e bicos especializados para soprar pequenas gotículas líquidas no ar que depois congelam quando caem no chão. Mas fazer neve não é tão simples quanto garantir que o ar esteja suficientemente frio.

A água pura não congela até que seja resfriada a quase -40 F (-40 C). É apenas a presença de partículas microscópicas em suspensão na água que deixe-o congelar no familiar 32 F (0 C). Essas partículas, conhecidas como núcleos de gelo, atuam como uma espécie de andaime para ajudar a formar cristais de gelo.

Sem essas partículas, a água luta para se transformar em gelo. Diferentes partículas podem aumentar ou diminuir as temperaturas de congelamento dependendo de sua configuração molecular específica.

Dois dos melhores núcleos de gelo são iodeto de prata e uma proteína produzida pela bactéria Pseudomonas syringae. A maioria dos sistemas de fabricação de neve adiciona um forma comercial da proteína bacteriana à água para garantir que a maioria das gotículas congele antes de atingir o solo.

Deslizando na neve feita pelo homem

A neve natural começa como um minúsculo cristal de gelo em um núcleo de gelo em uma nuvem. À medida que o cristal cai pelo ar, ele cresce lentamente no clássico floco de neve de seis lados.

Em comparação, a neve feita pelo homem congela rapidamente a partir de uma única gota de água. A neve resultante consiste em bilhões de pequenas bolas esféricas de gelo. Pode parecer neve natural a olho nu em uma pista de esqui, mas a neve natural e a artificial “parecem” muito diferentes.

Devido ao fato de que as pequenas bolas de gelo se agrupam bastante densamente – e que algumas delas podem não ter congelado até tocarem o solo – a neve artificial geralmente parece dura e gelada. A neve em pó natural fresca, por outro lado, proporciona aos esquiadores e praticantes de snowboard uma sensação quase leve enquanto descem a encosta da montanha. Isso ocorre em grande parte porque os cristais naturais de neve se empilham muito frouxamente – uma nova camada de pó é tanto quanto 95% ou mais de ar.

Enquanto a neve fresca é o sonho da maioria dos esquiadores recreativos, os esquiadores olímpicos têm gostos diferentes. Os pilotos querem poder deslizar o mais rápido possível e usar suas bordas afiadas para fazer curvas poderosas e apertadas. As condições densas e geladas da neve artificial são realmente melhores a esse respeito. Na verdade, os organizadores de corridas muitas vezes adicionar água líquida a pistas de corrida de neve natural que irá congelar e garantir uma superfície durável e consistente para os pilotos.

Outra consideração é o fato de que tempestades de neve naturais produzem iluminação monótona e baixa e baixa visibilidade – condições difíceis para correr ou pular. aconteceu durante os nevados Jogos de Nagano de 1998. Para os pilotos, o céu limpo e a neve artificial também oferecem a vantagem.

Mas a neve dura feita pelo homem tem suas desvantagens. Esquiadores de estilo livre e snowboarders que estão voando de saltos ou deslizando em trilhos acima do solo parecem prefira a superfície mais macia da neve natural por razões de segurança. Isso também vale para os esquiadores nórdicos, que recentemente sinalizaram o perigos da neve artificial em caso de acidentes como superfícies geladas e duras podem levar a mais lesões.

Imitando a natureza

Embora os atletas olímpicos tenham necessidades mistas de neve, para a grande maioria dos esquiadores recreativos, a neve natural é muito melhor. Devido aos cristais cheios de ar, é muito mais suave e agradável para esquiar ou praticar snowboard.

Os cientistas tentam há décadas criar mais neve natural sob demanda. A primeira maneira que as pessoas tentaram fazer neve “real” foi semear nuvens naturais com iodeto de prata. O objetivo era facilitar a umidade nas nuvens transformando-se em cristais de neve caindo. Se você pudesse fazer esse processo – chamado de Wegener-Bergeron-Findeisen processo – ocorrer mais facilmente, teoricamente aumentaria a taxa de queda de neve.

Na prática, historicamente tem sido difícil provar a eficácia da semeadura. No entanto, trabalhos recentes usando grandes conjuntos de instrumentos atmosféricos meticulosamente implantados mostraram que – para uma fração de tempestades com as condições adequadas – semear nuvens com iodeto de prata de fato produz modestos aumenta a quantidade total de neve.

Outra opção – que não exige que as nuvens de tempestade semeem – é criar máquinas de fazer neve que possam produzir cristais de neve naturais fofos. Os cientistas cultivam flocos de neve em laboratórios há muitas décadas, mas o processo é delicado e, normalmente, apenas pesquisadores produzir alguns flocos de cada vez. Como os cristais de gelo geralmente crescem lentamente, tem sido complicado para os pesquisadores aumentar o processo em muitas ordens de magnitude necessárias para produzir neve suficiente para esquiar. Mas em uma busca para produzir pó macio para esquiadores e snowboarders, meu colega Trey Alvey e eu desenvolvemos um processo que pode produzir flocos de neve em maiores quantidades usando uma técnica que imita o processo natural de formação de cristais. Estamos comercializando através de nossa empresa chamada Neve Quântica.

As montanhas secas e áridas que abrigam os locais dos Jogos Olímpicos de Inverno de 2022 não são exatamente um destino de esqui. Mas, graças à ciência da fabricação de neve, os atletas terão corridas confiáveis, embora geladas, para competir. E os fãs de esportes podem ser gratos pela tecnologia que lhes permite desfrutar do espetáculo de alta velocidade das almas corajosas que competem nos eventos de esqui e snowboard.

Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. Leia o artigo original.



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