Учёные раскрыли настоящую причину, почему лёд скользкий
С детства нам объясняли, что лёд становится скользким из-за давления и трения — именно они якобы вызывают таяние тонкого поверхностного слоя.
Однако новое исследование физиков из Саарского университета ставит под сомнение этот многолетний научный стереотип.
Согласно данным, опубликованным в Physical Review Letters, причиной скольжения по льду являются не давление или тепло от подошвы обуви, а взаимодействие молекулярных диполей — на поверхности льда и на подошве соприкасающегося объекта.
Профессор Мартин Мюзер использовал компьютерное моделирование, чтобы проследить за процессом разрушения кристаллической решётки льда. Его вывод: именно дипольные взаимодействия нарушают упорядоченную структуру молекул воды, вызывая образование аморфного, жидкоподобного слоя, по которому мы и скользим.
Чтобы понять это явление, нужно вспомнить, что лёд — это структура, в которой молекулы воды (H₂O) образуют жёсткую решётку, ориентированную по определённому порядку.
Когда человек ступает на лёд, взаимодействие диполей в подошве обуви с диполями на поверхности льда нарушает этот порядок. Возникает так называемое «фрустрированное состояние» — термин из физики, обозначающий невозможность достичь стабильной конфигурации из-за конкурирующих сил. В результате на границе лёд-обувь образуется неустойчивый жидкий слой.
Таким образом, утверждение Джеймса Томпсона, брата лорда Кельвина, сделанное почти 200 лет назад — что лёд скользкий из-за давления и трения, — признано устаревшим.
Кроме того, исследователи опровергли и другую идею: будто бы кататься на лыжах при температуре ниже −40 °C невозможно, потому что не образуется скользящий водный слой. На деле дипольные взаимодействия продолжают действовать и при экстремальном морозе, хотя слой жидкости становится густым, как мёд, и практически непригодным для катания.
По словам Мюзера, это открытие имеет большое значение не только для фундаментальной науки, но и для прикладных сфер — например, производства спортивного снаряжения, обуви и оценки рисков на скользких поверхностях.