把科學(xué)帶回家

在雪地上行走的時候，雪有時會發(fā)出“吱吱”的聲音。這是雪被踩疼了嗎？可是為什么有的雪被踩了以后沒有這種響聲呢？

雖然雪的形成過程已經(jīng)被科學(xué)家們研究得十分透徹，但是雪被踩了以后為什么會發(fā)出“吱吱”聲，倒還真沒有多少人研究過。

雪是過冷水滴（溫度低于冰點但還沒有結(jié)晶的水）遇到空中懸浮的灰塵微粒后凝結(jié)而成的。雪片從天而降的過程中，有時還會遇到一些過冷水滴，然后它們就會抱在一起變成很結(jié)實的小雪球，叫作霰。

踩在這類很結(jié)實的雪上面，被踩的霰就會發(fā)出咯吱咯吱的怪叫，好像它們的尾巴被踩到了。

有一些積雪蓬蓬松松的，踩在這種雪上面，它們就會發(fā)出“梭梭”聲，很好聽。

那么，雪被踩了以后發(fā)出的聲音到底是怎樣產(chǎn)生的呢？目前的解釋主要有兩類。

雪被凍得“牙齒打架”

有人認(rèn)為，雪發(fā)出的“吱吱”聲是雪粒之間摩擦，或者是雪和鞋子摩擦發(fā)出的聲音。而且雪是否能發(fā)出摩擦聲，和溫度有很大的關(guān)系，只有溫度非常低的雪才能發(fā)出“吱吱”聲。

也就是說，雪發(fā)出的“吱吱”聲是它們凍得“牙齒打架”的聲音。

這種解釋把雪的聲音和溫度聯(lián)系了起來。

物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，冰晶總是被一層水（準(zhǔn)液體層）包圍著，而這層水的厚度和溫度有關(guān)。

零下10攝氏度以下時，這層水就只有一個水分子那么厚;在零下1攝氏度的時候，這層水有好幾百個水分子那么厚。

另外，當(dāng)受到很大的壓強的時候，冰就會融化;壓強減小后又會重新結(jié)冰，這就叫作復(fù)冰現(xiàn)象。

因此有人提出，如果溫度在零下10攝氏度以上，此時去踩雪，一些雪在你的體重產(chǎn)生的壓強下就會軟化為一攤水。這些水就像潤滑劑，可以減小摩擦，因此這樣的雪就不會發(fā)出“吱吱”聲。

如果雪的溫度低于零下10攝氏度，就算你是一個踩著高跟鞋的巨人，你的鞋跟產(chǎn)生的壓強也并不足以使它融化，雪還是一粒一粒的冰晶。所以被踩了以后，固體狀的雪就像沙粒那樣會相互摩擦發(fā)聲，或者和你的鞋子摩擦發(fā)聲。

不過這個解釋的一個問題在于，有人計算過，在一般的環(huán)境中，即使穿著帶冰刀的溜冰鞋，人的體重在冰刀上產(chǎn)生的壓強也不足以使雪融化。

所以究竟人能否把雪踩成水，含水量大的雪是否就不容易發(fā)出“吱吱”聲，現(xiàn)在誰也不能確定。

雪的“脖子”斷掉了

麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)家W. Craig Carter認(rèn)為，雪被踩了以后發(fā)出的聲音是雪的“脖子”斷掉的聲音。

這里說的雪的“脖子”就是冰內(nèi)晶體之間的鍵，“吱吱”聲就是雪片之間的鍵斷裂的聲音。

剛從天空落下的完整的雪片之間的距離比較大，相互之間結(jié)合得并不緊密，鍵不多。這樣的雪踩起來，是“夫夫”聲，而不是“吱吱”聲。

幾個小時后，新雪在自身重力的作用下垮塌、碎掉，然后又重新結(jié)合起來，形成了更多的鍵。因此蓬松的新雪變成了更加密實的老雪，老雪不容易因為自身重力繼續(xù)垮塌。

從新雪變成老雪的過程叫作“燒結(jié)”，經(jīng)過燒結(jié)的老雪被你的體重壓爆了以后，許多鍵都被踩斷了，因此才會發(fā)出“吱吱”聲。

在Carter看來，雪被踩出“吱吱”聲和瓷器碎掉時發(fā)出的“嘩啦”聲是一回事。實際上，瓷器就是通過燒結(jié)產(chǎn)生的：黏土分子在高溫下形成了新的鍵，變得更加密實牢固，因此打破瓷器時斷裂的分子鍵也會發(fā)出聲音。

這種解釋聽起來挺有道理的，因為踩雪的時候，上面一層松松的雪會發(fā)出“沙沙”的聲音，但是踩到底下比較硬的雪的時候就會發(fā)出“吱吱”的聲音。嚼冰的時候也會發(fā)出“吱吱”聲?，F(xiàn)在就差一個實驗來證明這個假說了。