Ее придерживались с XIX века.
Ученые опровергли вековую теорию, почему лед такой скользкий. Оказалось, что причина — не в давлении или трении, как считалось с XIX века, а в сложных взаимодействиях на молекулярном уровне. Новое исследование команды из Саарландского университета, опубликованное в Physical Review Letters, переворачивает привычные представления.
«Оказывается, ни давление, ни трение не играют особой роли в формировании тонкого жидкого слоя на льду», — поясняет профессор Мартин Мюзер.
Вместо этого ключевую роль играют молекулярные диполи — особенности строения молекул, создающие области с частичными положительными и отрицательными зарядами. Когда подошва обуви соприкасается со льдом, диполи материала обуви взаимодействуют с диполями молекул воды в кристаллической решетке льда. Это взаимодействие разрушает упорядоченную структуру верхнего слоя, превращая его в беспорядочную жидкую пленку — именно она и вызывает скольжение.
«В трех измерениях эти диполь-дипольные взаимодействия становятся фрустрированными», — отмечает Мюзер, используя термин из физики, описывающий ситуацию, когда конкурирующие силы мешают системе достичь стабильного состояния.
Это открытие опровергает и другое распространенное мнение — о том, что кататься на лыжах при температуре ниже –40°C невозможно из-за отсутствия жидкой смазки.
«Дипольные взаимодействия сохраняются при экстремально низких температурах. Жидкая пленка все еще формируется на границе раздела лед-лыжа», — объясняет ученый.
Правда, при таких температурах эта пленка становится вязкой, как мед, и кататься по ней действительно практически невозможно — но она существует. Для тех, кто поскользнулся на льду, не важно, что именно вызвало скольжение — давление или диполи. Но для науки это открытие имеет фундаментальное значение. Оно не только исправляет вековое заблуждение, но и открывает новые возможности в изучении физики твердых тел и поверхностных взаимодействий.