Что делает лед таким скользким? Ученые заглянули внутрь кристалла

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Лед скользкий. Это знает каждый, кто хоть раз неуклюже переступал через обледенелую лужу или любовался грациозным скольжением фигуристов. Но что делает эту, казалось бы, простую субстанцию такой неуловимой для наших ног? Долгое время ученые бились над ответом, выдвигая разнообразные теории и строя догадки. И вот, наконец, завеса тайны приоткрылась: команда физиков из Поднебесной, вооружившись передовыми технологиями, заглянула в самое сердце ледяного кристалла, чтобы раз и навсегда разрешить этот «скользкий вопрос».

Лёд
Лёд
Автор: Designer

Их инструмент — атомно-силовой микроскоп, прибор настолько чувствительный, что способен различать отдельные атомы. Но увидеть атомы льда — задача не из легких. Водяной пар, неизбежно присутствующий в воздухе, моментально конденсируется на охлажденной поверхности, скрывая ее от пытливого взора микроскопа. Поэтому ученым пришлось создать условия, приближенные к космическому холоду: температура внутри камеры, где покоился образец льда, была остужена до -150°C.

И здесь началось самое интересное. Как известно, молекулы воды в кристалле льда выстраиваются в упорядоченную структуру, напоминающую пчелиные соты — правильные шестиугольники, соединенные друг с другом прочными водородными связями. Однако на поверхности льда, словно не подчиняясь общему порядку, молекулы воды образуют хаотичный, почти жидкоподобный слой. Именно этот слой, по мнению ученых, и является ключом к разгадке феномена скользкости.

Но почему же молекулы воды на поверхности ведут себя столь необычно? Дело в том, что на границе двух сред — твердой (льда) и газообразной (воздуха) — действуют силы, нарушающие симметрию кристаллической решетки. Молекулы воды, находящиеся на поверхности, оказываются менее связанными со своими соседями, словно стремясь вырваться из ледяных оков. Этот эффект усиливается с повышением температуры: хаотичный слой становится толще, и лед становится еще более скользким.

Абстрактное изображение кристаллической структуры льда. Достоверные изображения смотреть на странице научной публикации
Абстрактное изображение кристаллической структуры льда. Достоверные изображения смотреть на странице научной публикации
Автор: Designer

Китайские физики не только подтвердили существование этого «пограничного хаоса», но и смогли детально изучить его структуру. Используя компьютерное моделирование, они продемонстрировали, как нарушения в кристаллической решетке распространяются по поверхности льда, формируя своего рода «скользкую пленку».

Это открытие — не просто удовлетворение научного любопытства. Понимание природы скользкости льда имеет огромное практическое значение. Оно поможет усовершенствовать технологии создания более эффективных коньков и лыж, разработать новые материалы с улучшенными антиобледенительными свойствами, а также углубить наши знания о процессах, происходящих в атмосфере и криосфере Земли.

Исследования китайских ученых — это только первый шаг на пути к полному пониманию такого привычного, но такого загадочного явления, как скользкость льда. И можно с уверенностью сказать, что впереди нас ждут еще более удивительные открытия.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачем на пульте телевизора четыре цветные кнопки и почему они часто ничего не делают

На телевизионном пульте почти всё понятно без инструкции. Цифры переключают каналы, качелька меняет громкость, кнопка с домиком открывает главное меню. Но рядом встречается загадочная четвёрка:...

Крок-месье: как горячий бутерброд с ветчиной и сыром стал классикой парижских кафе

Крок-месье не похож на блюдо, которому нужна легенда. Два ломтика хлеба, ветчина, сыр, жар — конструкция почти вызывающе проста. Но именно такие вещи иногда лучше всего приживаются в...

Почему пассажирские самолёты заправляют авиационным керосином, а не бензином

Самое массовое топливо для транспорта в мире — бензин. Однако не больших самолетов. Авиационный керосин — основной вид топлива для современных пассажирских и грузовых лайнеров...

Почему DTF-перенос отваливается после стирки: что происходит с клеевым слоем при разных режимах пресса

DTF-печать на одежде выглядит простой технологией: напечатал плёнку, присыпал порошком, запрессовал. Сразу после пресса принт обычно выглядит безупречно. Неприятности начинаются позже, через три...

Почему в ЗАГСе подпись ставит сначала невеста, а потом жених

Церемония государственной регистрации брака в органах ЗАГС всегда вызывает особые эмоции. Молодожёны стоят перед сотрудником, произносят слова согласия, обмениваются кольцами и в определённый...