是什么使雪凝固?

不管你在哪里，也不管你多大，下雪的时候，总有一种巨大的诱惑想要出去打雪仗。但有些雪并不能解决问题。要么太过粉嫩，无法粘合在一起，要么太硬，可以被归类为武器。为了解开这个谜题，特里西娅·史密斯采访了加雷思·里斯和贝基·戴尔，以寻找令人满意的飞溅背后的科学……

我参观了剑桥大学的斯科特极地研究所，想知道是什么让雪粘在一起的。

加雷思——雪是由小晶体形式的冰和空气混合而成，几乎总是有一些液态水。

特里西娅:雪中总是含有少量的水吗?或者有时没有水也能存在吗?

加雷思:我认为目前还不完全清楚。但我们怀疑的是，雪中总是有一点点液态水。如果雪的温度不低于零摄氏度，比如降到零下5 - 10摄氏度，那么就会有明显的水分，可能是1%。

崔茜卡:那为什么当我挤压雪的时候，有些雪会堆积起来，而有些却不会呢?

加雷思:不同种类的雪之间的主要区别在于温度，不同种类的雪可以压缩成一个漂亮的雪球，也就是那种你可以很满意地扔出去的雪，而不同种类的雪则不能，只是停留在粉末状态，然后再次散开。粉状的东西太冷了。当你做一个雪球的时候，你想要把冰晶焊接在一起。你要做的就是给雪球施加一些压力，用手挤压它。冰作为一种物质是不寻常的，因为当你对它施加压力时，它的熔点实际上会降低。所以当你挤压它和水的时候，它会融化一点，然后当你停止挤压雪球的时候，它会重新结冰，但是现在你得到的是冰晶它们被更多的冰焊接在一起。所以这个东西在机械上变得比原来更强。所以它的密度更大，强度也更大，所以它不会马上分裂。

崔西娅:我上大学的时候，有人给我做了一个实验，他们把一根金属线挂在一块冰块上，两端各挂上重物。事实是电线穿过了冰块，但没有留下缝隙。也留下了冰。你能给我解释一下那个实验吗?

加雷思:这个实验通常被称为重新冻结，意思就是重新冻结，这是一个很好的模型，可以说明当你做雪球的时候会发生什么。加重的金属丝对冰施加压力，成功地使冰融化。但在电线上方，压力又降低了，所以水重新结冰。所以会发生的是在电线下面有一小块融化的冰，但是在电线上面有重新形成的冰。所以电线沿着后面的冰向下移动，然后再结冰。最后铁丝在底部脱落，但冰并没有被切成两半。

翠西娅——雪或水和冰的一个有趣的特性是，冰漂浮在水面上。那么这些事情有关联吗?

加雷思-是的，这些事情是相关的。在冰中发生的是，水分子，H2O分子，它们以一种非常特殊的方式排列自己。分子间的作用力非常强。所以它们对如何排列自己有一个非常固定的想法，实际上是非常开放的。如果你把它融化到水里，分子之间的平均距离会减小。所以水的密度比冰大，这就是冰漂浮在水中的原因。这也是为什么当你挤压冰的时候它的熔点会降低的原因，因为你试图把它压缩成一个更小的体积它可以通过变成水来做到这一点。

崔茜卡:我们在世界上哪里能找到最适合做雪球的雪呢?

加雷思-应该找个不太冷的地方。所以我不会去南极洲中部打雪仗。我想我们只会在那里找到粉雪。我认为你会想要住在经常下雪的地区的边缘，山脉的边缘，寒冷地区的边缘。

崔西娅:谁会想到在南极洲打雪仗可能不是一个好主意。为了确保万无一失，我联系了我的朋友，他现在在南极洲。她同意出去，做一个雪球，让我们知道它是如何进行的。

贝基-我叫贝基·戴尔，是剑桥大学的冰川学家。目前，我在南极洲的亚历山大岛，住在化石崖小屋，研究乔治六世冰架。幸运的是，今天早上下了很多雪，所以现在的雪很湿，很有韧性。然而，几天前，这里的天气要干燥得多，而且几乎太过粉末状，无法形成雪球。我现在要试着做一个雪球，我会告诉你会发生什么。

雪球- <雪球噪音>

贝基——我不想撒谎，雪真的很硬。它很快就形成了一个球，但它是一个棱角分明的参差不齐的球，我必须施加很大的压力。所以与其叫它球，不如叫它…一个立方体。我做了一个雪块。没人可以扔，因为他们都在里面喝咖啡。所以我要去加入他们。

崔茜卡——我不确定我想不想被一块雪块砸到……痛苦的声音。这就是结果。把滑雪留给山顶，因为山谷里的雪更有可能焊接成完美的雪球。在我离开之前，加雷斯还有一个非常重要的建议要给我。

加雷思:最适合做雪球的雪就是你身边的雪，因为那是你想要做雪球的时候。所以如果你的花园里下雪了，就用那些雪。