人走在雪上为什么会发出“咯吱、咯吱”的声音?

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人走在雪上为什么会发出“咯吱、咯吱”的声音?

  • 流星
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    雪是由过冷却水滴和冰晶相碰撞时形成。当雪花从天空中落下,碰到过冷却水滴时,会再次抱成团,变成硬硬的小雪球,也就是霰(xian),经常出现在下雪前和下雪时,有的地方也叫霰为雪籽。霰被踩破了之后,雪就会发出咯吱的声音。

    目前,对于雪被踩后发出的声音有两种不同的观点:

    物理学

    有人认为雪的咯吱声主要是摩擦发声,雪粒之间的摩擦、雪与鞋子的摩擦等。非常冷的雪才会发出咯吱咯吱的声音。雪的声音与温度、压强都有关系。

    物理学家法拉第(Michael Faraday)发现,冰晶总是被一层水(准液体层,quasi-liquid layer)包围着,而这层水的厚度和温度有关。零下10摄氏度以下时,这层水就只有一个水分子那么厚;在零下1摄氏度的时候,这层水有好几百个水分子那么厚。

    当受到很大的压强的时候,冰的融点会下降,因此冰就会融化;压强减小后又会重新结冰,这就叫做复冰现象。

    零下十度以上,在被踩的巨大压强下,雪会变成一滩水,减少了雪与鞋的摩擦,就不会发出声响。

    低于零下十度,就算踩着高跟鞋产生的压强也不能使雪融化,雪还是一粒一粒的冰晶。所以被踩了以后,固体状的冰就像沙粒一样会相互摩擦发声,或者和你的鞋子摩擦发声。

    但是,在一般温度下,即使踩着带冰刀的溜冰鞋也也未必使冰融化。假设冰面的温度为零下3.5度,冰刀的有效长度为100毫米、宽为0.5毫米,则它的有效面积为50平方毫米,要想获得350大气压,需要运动员体重达到175公斤,显然事实并非如此。

    材料学

    麻省理工学院的材料科学家 W. Craig Carter 认为,雪被踩了以后发出的声音是雪“骨折”的声音,吱吱声就是雪片之间的键断裂的声音。他认为雪被踩出咯吱声和瓷器碎掉时发出的“哗啦”声是一回事,都是键断裂的声音。

    刚下的雪比较蓬松,踩起来更像是给它们排气,使之更紧实。几个小时后,新雪不堪自身重力破碎垮塌,然后又重新结合起来,因此蓬蓬的新雪变成了更加密实的老雪。

    从新雪变成老雪的过程叫做“烧结”(sinter),经过了烧结的老雪被你的体重压爆了以后,许多键被踩断了,因此才会发出咯吱声。

    不过,现在就差一个实验来证明这个假说了。

    希望对你有帮助!

    2023-02-09 12:23:11 0条评论