Чому лід такий слизький: вчені спростували теорію зі шкільних підручників

Взимку однією з найнеприємнішиих проблем є ожеледиця. Хоча кожен з нас не раз у життя падав на слизькому тротуарі, пояснити причину цього явища не так вже просто.

Як пише earth.com, десятиліттями у шкільних підручниках подавалася версія, що ніколи надійно не підтверджувалася експериментами. Але нове дослідження пропонує альтернеативне пояснення, більше схоже на правду.

Дослідження, яке очолив професор Саарландського університету (Німеччина) Мартін Мюзер і яке опубліковане в журналі Physical Review Letters, спростовує версію про "танення" верхнього шару льоду під час контакту з іншими об'єктами.

Десятиліттями школярів вчили, що лід стає слизьким, тому що підошва взуття чи леза ковзанів своїм тиском і тертям змушують танути надтонкий верхній шар криги, перетворюючи його на водяну плівку на поверхні.

Проте за дуже низьких температур ці пояснення просто не працюють. Експериментально не вдалося зафіксувати навіть мінімальне нагрівання поверхні льоду від інтенсивного ковзання.

Нове дослідження зосереджується на диполях – мікроскопічному розподілі позитивного й негативного зарядів у кожній молекулі води. У замерзлій воді ці диполі впорядковуються в кристалічну ґратку, задаючи поверхні льоду певну електричну орієнтацію.

Коли ковзани або підошва взуття торкаються льоду, заряджені ділянки їхніх матеріалів взаємодіють із поверхневими молекулами води, змінюючи їхню орієнтацію.

Застосувавши метод комп’ютерні симуляції, автори дослідження детально проаналізували рух атомів і молекул на поверхні льоду при взаємодії з іншими об'єктами.

Моделювання показало, що в такій ситуації верхній шар кристалічної структури криги руйнунується, переходячи в невпорядковану масу крижаних уламків, що нагадує рідину. У міру продовження ковзання ці зони безладної структури поширювалися вздовж межі контакту, формуючи слизький прошарок навіть за найнижчої температури.

При цьому лід не плавився у звичному сенсі, а зазнавав аморфізації – переходу від впорядкованої кристалічної решітки до невпорядкованого матеріалу.

Симуляції також показали, що різні матеріали по-різному взаємодіють із льодом за екстремально низьких температур.

Гладкі та гідрофобні поверхні, зокрема деякі види пластику, дозволяють невпорядкованому шару легше ковзати вздовж них. Натомість матеріали, які сильніше притягують молекули води, утримують цю плівку, збільшуючи тертя, оскільки шар не може вільно переміщуватися.

Як писав УНІАН, астрофізик запропонував нову гіпотезу, яка пояснює, чому ми досі не знайшли сигналів інших цивілізацій в космосі. За його ідеєю, такі суспільства існують у режимі енергетичної економії, не випромінюючи яскравих техносигнатур, а їхня активність губиться на тлі природного космічного шуму. Саме тому традиційні пошуки сигналів не дають результатів і Всесвіт здається "мовчазним".

Ситуація змінюється, коли цивілізація наближається до занепаду через війни, екологічні чи технологічні катастрофи. У такі моменти вона може породжувати короткочасні, але потужні аномальні сигнали, які вирізняються серед природних процесів і стають помітними для спостерігачів.