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.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Водяной клоп, который держит в страхе пресноводный водоем: как охотится Белостома

В тёплых прудах и заросших заводях прячется одно из самых необычных насекомых планеты — Белостома, гигантский водяной клоп. С виду клоп напоминает помесь таракана и богомола: плоское...

Что, если облака Венеры или камни Марса обитаемы? Найден единственный след, который не способна скрыть ни одна форма жизни

Все современные программы поиска жизни в космосе опираются на земной опыт. Космические агентства ищут планеты, которые находятся на комфортном расстоянии от своих звезд, где температура позволяет...

Уборка космоса отменяется: почему «орбитальные мусоровозы» не спасут нас от космического мусора

С декабря 2024 по май 2025 года спутники группировки Starlink выполнили 144 404 маневра уклонения от потенциальных столкновений. Согласно отчетам компании SpaceX для Федеральной комиссии по связи...

Земля сама себя подставила: почему сильнейшую за 20 лет магнитную бурю на 90% создало не Солнце

В середине мая 2024 года на Земле произошла крупнейшая за два десятилетия геомагнитная буря. Серия мощных выбросов плазмы из солнечной короны достигла нашей планеты 10 мая и вызвала...

В детстве вы осознавали мир глубже, чем сегодня: ученые выяснили, куда уходит острота восприятия

В возрасте 5 или 6 лет любое событие окружающего мира вызывает у человека сильный отклик и воспринимается во всех подробностях. Ребенок, который еще не знаком с законами физики и метеорологии,...

Остров Буве: можно пересечь океан и так и не сойти на берег

Экспедицию готовили два года. Двадцать участников, судно с вертолётами, оборудование и бюджет около 750 тысяч долларов. В начале 2018 года команда добралась морем до острова Буве. Оставалось...