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[光明网]品读｜在雪地上行走脚下会有“吱吱”声，是雪被踩疼了吗

作者：把科学带回家来源：《品读》2019年第10期

在雪地上行走的时候 ， 雪有时会发出“吱吱”的声音 。 这是雪被踩疼了吗？可是为什么有的雪被踩了以后没有这种响声呢？

虽然雪的形成过程已经被科学家们研究得十分透彻 ， 但是雪被踩了以后为什么会发出“吱吱”声 ， 倒还真没有多少人研究过 。

雪是过冷水滴（温度低于冰点但还没有结晶的水）遇到空中悬浮的灰尘微粒后凝结而成的 。 雪片从天而降的过程中 ， 有时还会遇到一些过冷水滴 ， 然后它们就会抱在一起变成很结实的小雪球 ， 叫作霰 。

踩在这类很结实的雪上面 ， 被踩的霰就会发出咯吱咯吱的怪叫 ， 好像它们的尾巴被踩到了 。

有一些积雪蓬蓬松松的 ， 踩在这种雪上面 ， 它们就会发出“梭梭”声 ， 很好听 。

那么 ， 雪被踩了以后发出的声音到底是怎样产生的呢？目前的解释主要有两类 。

[光明网]品读｜在雪地上行走脚下会有“吱吱”声，是雪被踩疼了吗。雪被冻得“牙齿打架”

有人认为 ， 雪发出的“吱吱”声是雪粒之间摩擦 ， 或者是雪和鞋子摩擦发出的声音 。 而且雪是否能发出摩擦声 ， 和温度有很大的关系 ， 只有温度非常低的雪才能发出“吱吱”声 。

也就是说 ， 雪发出的“吱吱”声是它们冻得“牙齿打架”的声音 。

这种解释把雪的声音和温度联系了起来 。

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 。

另外 ， 当受到很大的压强的时候 ， 冰就会融化;压强减小后又会重新结冰 ， 这就叫作复冰现象 。

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因此有人提出 ， 如果温度在零下10摄氏度以上 ， 此时去踩雪 ， 一些雪在你的体重产生的压强下就会软化为一摊水 。 这些水就像润滑剂 ， 可以减小摩擦 ， 因此这样的雪就不会发出“吱吱”声 。

如果雪的温度低于零下10摄氏度 ， 就算你是一个踩着高跟鞋的巨人 ， 你的鞋跟产生的压强也并不足以使它融化 ， 雪还是一粒一粒的冰晶 。 所以被踩了以后 ， 固体状的雪就像沙粒那样会相互摩擦发声 ， 或者和你的鞋子摩擦发声 。

不过这个解释的一个问题在于 ， 有人计算过 ， 在一般的环境中 ， 即使穿着带冰刀的溜冰鞋 ， 人的体重在冰刀上产生的压强也不足以使雪融化 。

所以究竟人能否把雪踩成水 ， 含水量大的雪是否就不容易发出“吱吱”声 ， 现在谁也不能确定 。

雪的“脖子”断掉了

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的“脖子”断掉的声音 。

这里说的雪的“脖子”就是冰内晶体之间的键 ， “吱吱”声就是雪片之间的键断裂的声音 。

刚从天空落下的完整的雪片之间的距离比较大 ， 相互之间结合得并不紧密 ， 键不多 。 这样的雪踩起来 ， 是“夫夫”声 ， 而不是“吱吱”声 。

几个小时后 ， 新雪在自身重力的作用下垮塌、碎掉 ， 然后又重新结合起来 ， 形成了更多的键 。 因此蓬松的新雪变成了更加密实的老雪 ， 老雪不容易因为自身重力继续垮塌 。

从新雪变成老雪的过程叫作“烧结” ， 经过烧结的老雪被你的体重压爆了以后 ， 许多键都被踩断了 ， 因此才会发出“吱吱”声 。

在Carter看来 ， 雪被踩出“吱吱”声和瓷器碎掉时发出的“哗啦”声是一回事 。

实际上 ， 瓷器就是通过烧结产生的：黏土分子在高温下形成了新的键 ， 变得更加密实牢固 ， 因此打破瓷器时断裂的分子键也会发出声音 。

这种解释听起来挺有道理的 ， 因为踩雪的时候 ， 上面一层松松的雪会发出“沙沙”的声音 ， 但是踩到底下比较硬的雪的时候就会发出“吱吱”的声音 。 嚼冰的时候也会发出“吱吱”声 。 现在就差一个实验来证明这个假说了 。 *END

作者：把科学带回家摘自：“学习强国”APP来源：《品读》2019年第10期主编：孙爱东 | 版式、编辑：张初

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