□陈育和 赵小蒿

舞动冰雪天

□陈育和 赵小蒿

一、冰上舞者

1、滑冰的历史

一提到冰上运动首先就让我们想到熟悉的滑冰。滑冰运动有着悠久的历史，古代生活在寒冷地带的人们，在冬季冰封的江河湖泊中以滑冰作为交通运输的手段。以后，随着社会的进步，逐步发展为滑冰游戏，直到现代速滑运动诞生。

滑冰运动的发展，从滑冰工具的改进上就可以看得出来。从10世纪开始，出现用骨制的冰刀滑冰。到1250年左右，荷兰盛行将钉在木板上的铁制冰刀绑在鞋上在冰面上滑行。17世纪，铁制冰刀有了改进，有人发明了管式铁制冰刀，使速滑运动有了新的发展。

国际性速滑比赛，始于19世纪末。1889年，在荷兰的阿姆斯特丹举行了第一届国际速滑比赛。参加的国家有荷兰、挪威等13个国家，它们还商定以后每年举行一次世界性比赛。1892年，正式成立了国际滑冰联盟，它负责组织比赛的项目有速度滑冰和花样滑冰，并规定每年举行一次世界男子速滑锦标赛。1893年，举办了第一届世界男子速滑锦标赛；1936年，举办了第一届世界女子速滑锦标赛。1924年，第一次举行冬季奥运会上，仅设男子速滑的比赛项目；直至1960年，才增加了女子速滑比赛项目。

国际速滑运动的发展，促进了速滑成绩的不断提高。20世纪50年代以前，都是挪威和芬兰的选手称雄冰场，世称为“北欧派”。在50年代，苏联速滑运动逐渐崛起，在第七、第八、第九届冬季奥运会上苏联获得的金牌最多，占据了绝对优势。到了60年代，挪威、瑞典和苏联的冰上健儿们互争短长。中国运动员也开始在比赛上暂露头角，其中王金玉和罗致焕曾打破世界男子全能纪录，罗致焕还获得了一枚世界锦标赛的金牌。70年代初，荷兰的A·申克曾多年保持世界纪录。进入80年代的第十三届冬季奥运会，它是一次很具有标志性的冬奥会，这次比赛显示出现代速滑已达到很高的水平——在男女9个项目的比赛中，有63人共打破106次奥运会纪录，打破1项世界纪录。这次比赛中欧美争夺激烈，过去威震冰坛的挪威和苏联的成绩下降，而美国的海登独得5枚金牌，成为一时之雄。

中国的滑冰活动历史悠久，早在宋代就出现了由滑雪发展而来的“冰嬉”。元代以后，“冰嬉”更为盛行，而且规模更大。明代有了关于“冰床、冰擦”的记载，清代乾隆年间，更设“技勇冰鞋营”，并有一套严格的管理制度和训练方法，管理机构称为“冰处”。据《清文献通考》记载：“每年十月，各族选善走冰者二百名，内务府预备冰鞋、行头等项，每到冬至后，皇帝到瀛台等处看表演冰嬉。”

19世纪末，现代滑冰运动自欧洲传入中国，速滑运动逐渐成为北方群众所爱好的冬季运动项目。早在1935年，在北京就举行过一次滑冰比赛。而在1943年2月，革命圣地延安也曾举行过一次冰上运动会，其中就设有男、女100米速滑等项目。

中华人民共和国成立后，参加速滑运动的人逐年增多，尤其是是广大青少年。从地域上来讲，哈尔滨、长春、齐齐哈尔、吉林等地的群众性冰上运动开展得最为活跃。1953年2月，哈尔滨市举行了第一届全国冰上运动会，有六个单位参加了速滑比赛，创造了中国第一批速滑纪录。之后相继涌现出一批优秀运动员王金玉、罗致焕、王淑媛等。

自我国改革开放后到现在，相继又出现了王秀丽、叶乔波、刘洪波、于凤桐和王北星等世界级的高手。

2、滑冰的装备

从早期的国际比赛开始，比赛场地都呈长圆形，一种场地的赛道周长为330米，和标准的自行车场地一样。另一种为400米，和标准田径场一样。上世纪80年代以后，都改为400米跑道。而且，基本都是室内馆，因为这既能摆脱天气因素的影响，还能提高比赛成绩。

速滑冰刀一般是用铆钉或穿钉与冰鞋固定在一起的，越稳固越好，19世纪中叶，挪威人鲍森发明了铁制冰刀和皮质冰鞋（也被称为挪威刀），这就是现代冰鞋的开始。

后来，荷兰工程师格瑞特·彦·范·因根·舍诺于1985年起开始研制一种新型冰鞋刀，最终于20世纪90中期发明了一种刀后跟能与鞋跟分离的冰刀叫“克莱普”冰刀，又俗称趿拉板。这种刀的发明灵感据说来源于古典滑雪的雪板。这种冰刀的出现大大提高了滑行速度，使世界纪录有了长足的进步。1998年日本长野举行的冬奥会上，速度滑冰的世界纪录几乎全部被打破，接着在2002年美国盐湖城冬奥会上,所有世界纪录又再次被刷新，趿拉板冰刀的发明和使用带来了一场“冰上革命”。目前最著名的品牌鞋有海盗、枫叶等，我国国产的品牌有黑龙、飞航和雪豹等。

我们在奔跑和跳跃时，髋关节、膝关节、踝关节的肌群能按照自然顺序协同工作，但在传统的滑冰动作中，由于冰鞋和冰刀前后两端固定，完成蹬冰动作时如果伸展踝关节就会招致刀尖“刨冰”，轻则增加阻力，重则失去平衡，因此必须控制踝关节、跖屈，并将“锁踝”作为技术要领，这样滑冰就将踝关节肌群的力量“扼杀”，只靠膝关节和髋关节肌群来“干活”了。克莱普冰刀的巧妙构思是，将冰刀的前刀托用铰链和冰鞋连接，后刀托可以和冰鞋随时分离。其核心价值在于“解放”脚踝，使运动员在重心前移时，后刀托与鞋跟自动脱开，于是踝关节、跖关节都可以在蹬冰的最后阶段自由伸展，并依然保持冰刀“全刃着冰”。而膝关节力量也因此得以更充分发挥。克莱普冰刀实际上将传统冰鞋足部绕刀尖转动变为绕脚掌转动，身体“重臂”为之缩短，同时克服了蹬冰时重心主要横向移动的弊端，使身体重心能够纵向前移。统计表明，克莱普冰刀能将中长距离比赛的滑行速度提高5%，平均每圈400米要快1秒到1.5秒。

这场“冰上革命”不仅仅是冰刀，冰鞋和滑冰服也有了很大的改进。譬如冰鞋跟部用环氧树脂，鞋内加有多层碳纤维可根据运动员的脚型进行热定型，使运动员滑起冰来“得心应脚”。著名的有海盗viking和枫叶maple等。当然还有专门踩脚模定做的鞋，特别有名的如美国的“MARCHESSE”，穿上这种鞋能使脚型特别的运动员活动游刃有余。

那么，为什么冰刀不能在水泥、玻璃、钢板上滑行，却能在冰面上翔舞自如、“游刃有余”呢？这是因为，冰刀的压力使冰的熔点降低，同时因为摩擦生热，导致接触点的冰迅速融化，于是产生了一层薄薄的水膜，在冰刀和冰面间起润滑作用。也有不少科学家始终质疑这一解释，认为仅凭冰刀的压力和运动的摩擦远不足以使冰面融化。近年来的研究已经证实，冰即使在环境温度远远低于熔点的情况下，表面也会形成厚度由几个水分子到几千个水分子构成的液态层，这是因为冰层内的每个水分子都被上下左右其他相邻分子所“固定”，而表面水分子则只能与“下层”分子连接，垂直振动速度更快，于是失去稳定的晶体结构，即使在远远低于熔点的温度下也会表现为“半液体”状态。这一发现的重大意义在于，冰的“光滑”主要是自身的天然属性，而不是来自外力的作用。

冰刀在冰面上滑行示意图

滑冰无疑是最舒展流畅、轻盈灵巧的运动之一，运动员身体蹲屈，两腿交替，蹬冰、收腿、下刀、滑进，风驰电掣般掠过冰面，身后留下美丽的弧线。滑行时我们追求最小的阻力，但蹬冰获得动力时，又需要有最大的阻力。因此身体重心所在脚的冰刀长轴必须与前进方向一致，蹬冰脚的用力方向却要与冰刀长轴垂直，靠锋利的刀刃“切入”冰层去“啃冰”。这和我们常见的菜刀的刀刃大相径庭，冰刀的刀刃是一个拱形的凹槽。中长距离速滑冰刀要保持较好的直线性，因此刀身较长；短道速滑冰刀的刀身相对较短并较高，以便于在弯道上弧线前进和倾斜度很大时冰鞋不会接触冰面。而冰球运动员左奔右突，花样滑冰运动员翻腾跳跃，对灵活多变的要求胜过对直线速度的要求，因此冰刀的刀身短、刀刃利、刀槽深，前端一排“锯齿”能够更好控制急转骤停。

速度滑冰是讲究速度的运动，所以减少风阻，提高速度就是第一位的。上世纪60年代以前一般只穿毛衣毛裤或简单的尼龙服装，而70年代后出现了氨纶材料的速滑服装，迄今很多著名的运动服生产厂家争相研制高技术材料的高性能符合人机科学和空气动力学原理的服装，以耐克、美津浓和迪桑特等厂家为代表。特别是耐克公司研制的服装从面料到科技含量尤为突出。另外又为适应短道比赛身体接触较多的情况，研制出防切割的速滑服，则大大保证了运动员的身体安全。

克莱普冰刀

克莱普冰刀滑行

短道速滑

二、雪地上的精灵

1、漫话滑雪

滑雪是一项很高雅的冬季运动，它以其既浪漫又刺激的运动特点，受到了越来越多的人的欢迎。关于它的起源说法现在有两种，一种是说这项运动起源于北欧的挪威。早在五千年前，当人们的生产条件还很落后的时候，人类为了在恶劣的自然环境中生存，发明了可以代替行走的滑雪板，它的应用使得人们可以在浩瀚的森林中任意驰骋追寻猎物。

另一种说法则认为，中国新疆的阿勒泰地域才是世界滑雪的最早起源地。经中国滑雪专家、考古专家13年的研究考察，根据滑雪运动的特点、起源的条件、与人类早期狩猎生活的关系等，又参考了国外的一些史料信息，确认新疆阿勒泰地域具备了人类滑雪起源的一切基本条件，特别是对阿勒泰市郊汗德尕特乡一个古老岩棚中古人绘画的一组人物抽象图案进行分析鉴定后，认定岩画中的人物行态为滑雪的动作，而绘画的时间为1~3万年前。这充分证实了古阿勒泰人比北欧人至少早几千年就开始了滑雪活动。2006年12月15日由中国滑雪协会、新疆维吾尔自治区博物馆、西北大学、新疆阿勒泰市政府联合在北京人民大会堂举行新闻发布会，隆重发布了人类滑雪起源的《阿勒泰宣言》，2007年1月，上海“大世界基尼斯之最”给予了认证。

2、滑雪板

滑雪板是运动员必不可少的基本装备。人在双脚站立时，对地面的压强约15000帕，行走在积雪没胫的原野上，每一脚都要把松软的雪压实，因此会消耗许多能量而“举步维艰”。滑雪板将踩雪面积增加了20倍，脚对雪的压强也减少到原来的1/20，人便被这双“大脚板”托在雪的表面上而能够“畅行无阻”了。

过去多用尖头雪板，后来为了更好控制雪板和加大回转半径，又出现了大头板，目前一直使用，不过在制作工艺和材料上有了很大改进，其中加入了很高的科技含量，如有的雪板利用中加入GPS芯片，这使得滑雪者在遇到危险时救援者能准确找其位置。

滑雪板示意图

另外这种头尾较宽、腰部较细，形如“沙漏”新型滑雪板，施力后会形成一定弧度“引导”转弯。滑雪板越短，“板腰”越窄，转动半径就越小，没有弯曲变形的滑雪板是无法转弯的。现代滑雪板能在运动员跌倒后自动“脱扣”以策安全。而为了减小摩擦和保护滑雪板，“打蜡”从来是运动员必须掌握的重要技巧，要根据雪质的干湿去认定打蜡的多少和蜡质。

滑雪回转姿势

CM：人体质心W：重力Fload：雪面荷载FN：荷载与重力的法向分力Flat：荷载与重力的侧向分力FC：离心力Φ：人体倾角α：雪面坡度

3、高山滑雪和跳台滑雪

高山滑雪

雪的表面也许是地球上最神奇的表面之一，固态、液态、气态的水在雪地上同时并存且相互作用，形成复杂的物理特性。滑雪运动可以看成人-板系统重心转动和曲线运动的合成。高山滑雪是重力势能转化为动能的直接体现，体重大的运动员会获取更大的动力，因此会滑得更快。大、小回转时不仅靠手中的雪杖像船篙一般改变行进方向，更要靠身体倾斜让滑雪板底面和雪面形成一个夹角。高速滑行的边刃“刻”入雪地后，“侧面切削”的横向摩擦力和滑雪板边缘相垂直，提供了人体曲线运动的向心力。

跳台滑雪是冬奥会中最壮观而刺激的项目。从100多米长的助滑道俯冲而下，37度的陡坡到末段急剧减小为11度左右的缓坡，运动员在起跳点以每小时100公里的速度腾空而起，展开又宽又长的滑雪板“飞行”约6秒钟，落在90米或120米处的K点。巍巍跳台虽然高达几十米，但运动员身体和地面相对高度却始终不过数米，斜坡的弧度和运动员在空中的抛物线轨迹大致平行。当运动员最后以极小的角度落地时，垂直于地面的冲击力远远小于三级跳远之类的田径项目，何况还有40厘米厚的雪层缓冲，难怪总会是“有惊无险”。跳台滑雪既可看成一次人体的“下斜抛运动”，也可以看成一次“飞行物”的“起飞”和“着陆”演练。

跳台滑雪

4、人工造雪

1932年2月普莱西德湖冬奥会的最大危机来自气候的反常，骤然升高的温度导致赛场冰雪消融，不少项目只能勉为其难在溏薄的残雪中进行，让运动员摔得鼻青脸肿。1964年因斯布鲁克冬奥会“万事俱备，只欠降雪”，在1958年未遇的暖冬中，奥地利紧急动用军队从山顶运来2万立方米积雪“救场”。但开幕式前赛场又遭降雨破坏，一名奥地利滑雪运动员和一名英国雪撬运动员在训练中丧生。可见冬奥会成败的关键是“与天气合作”。到了1988年卡尔加里冬奥会，摄氏18度的熏风吹化了满场冰雪，致使赛程拖延了16天并搁置了不少项目。但多亏强大的人工造雪机支撑危局，使高山滑雪等能够继续进行。打从1980年普莱西德湖首次使用人工造雪，冬奥会已经开始改变完全“靠天吃饭”的宿命了。

1964年奥地利士兵为冬奥会运雪

大气中的水在摄氏0度下能以微小尘埃为“凝聚核”，结晶成六角轮廓、形态对称的美丽雪花。人工造雪便是对大自然降雪机制的粗略模拟，将水进行充分雾化后，通过高压泵和排风扇喷射到寒冷的空气中，让这些细小的水滴迅速结晶。科学家用细菌发酵生成的一种亲水蛋白作为理想的“凝聚核”添加到水中，不但能使水雾更快、更完全“落地成雪”，还能使结晶温度上升到摄氏2至3度。早期“雪炮”喷射出来的“雪”其实是微小的冰粒，随着科学技术的发展，人工造雪已经越来越接近于自然界的雪花了。

雪花的多种形状

人工造雪机

A：空气B:水C:雾化水D:冰晶E:-2°C气温F:人造雪

奥运会对人工造冰技术的应用要早得多。1908年伦敦奥运会花样滑冰便在人工冰场举行。1988年卡尔加里冬奥会首次建造了全封闭的室内速滑体育馆。各式各样的人工冰场在当今世界已经随处可见。人工冰场的制冷原理和家用电冰箱大同小异。我们都知道一个标准大气压下，水会在100摄氏度时沸腾并吸收大量热，而沸点为-29.8度的氟利昂在电冰箱内的蒸发器中“沸腾”同样会带走大量热使冰箱制冷，然后压缩机将低温低压的气态氟利昂变成高温高压蒸汽送进散热器，在这些“暖气片”中放出热量重新变成高压常温的液态氟利昂并开始下一轮循环。我们不妨把人工冰场看成一个敞开的、摊平的、放大的电冰箱。这里代替氟利昂的制冷剂常常是沸点为-33.4摄氏度的氨，将高压下的液态氨送到冰场水泥层的密集排管中汽化，再将带走的热量散发到外部环境，人工冰场便能“地冻三尺”了。人们很早就发现在积雪的道路上撒盐能加快雪的融化，试验表明，氯化钠溶液在浓度为23%的“共晶点”时凝固点最低，为-21.1摄氏度。而浓度为30%的氯化钙凝固点为-51.6摄氏度。因此现代人工冰场更多用低温盐水或乙二醇作“载冷剂”，流过水泥层网管“间接制冷”，取代氨的直接蒸发。

电冰箱工作流程A：蒸发室B：压缩机C：冷凝器

人工冰场剖面图

人工制造冰雪的工艺非常复杂。“一层摞一层”的冰自下而上涂饰成白色衬底，喷绘出鲜明的场地画线和图标广告，再由8至10层薄冰紧密构成4厘米厚的运动冰面。冰球运动需要较“硬”的冰场，冰面温度以-5摄氏度为宜，速滑则要求冰面温度在-2至-3摄氏度之间。冰场的热负荷计算，热交换控制和日常维护管理都少不了专门的里手行家。

至于那些“横空出世”的雪橇滑道，也可以视为拉长、卷曲、弯环、陡峻的人工冰场。1600米滑道的水泥结构从底槽到护墙布满了钢铁的“末梢血管”，千余吨氨水如同神奇的“冷血”，沿着中心机房伸出的“动脉”“静脉”循环不息，维持着这条“玉龙”零下11摄氏度的“体温”。计算机网络和几十个传感器随时监控滑道上的微小变化。由于工程浩大和造价昂贵，目前全世界仅有12条人工冰橇滑道。

工人在修建雪橇滑道

最令人叹服的景观要数阿联酋名城迪拜的超级室内滑雪场了。这个气温高达60摄氏度的火炉国家从来与冰雪无缘，如今却拥有了相当于三个足球场大小的“冰雪世界”，可供千余人同时滑冰滑雪。这给这个就连降雨都很少见，更别说降雪的沙漠之国来说无疑增加了冰天雪地的景象。