Понад два століття вчені обговорювали напрочуд складну причину, чому лід слизький. Хоча присутність тонкого шару води на поверхні широко визнана ключовим фактором ковзання та падіння на замерзлих поверхнях, причина утворення цього шару залишається предметом дебатів. Останні дослідження показують, що відповідь може критися не в одному механізмі, а в комбінації факторів або в чомусь абсолютно новому, що ми ще не повністю розуміємо.
Старі теорії
Перше пояснення, яке датується серединою 1800-х років, припускало, що тиск від ваги або руху знижує температуру танення льоду, створюючи мастильну плівку води. Хоча це було підтверджено експериментальними даними, пізніше ця теорія була піддана сумніву, коли розрахунки показали, що типова вага людини або швидкість катання на лижах не створять достатнього тиску, щоб викликати значне танення.
Друга гіпотеза вказувала на те, що тертя генерує тепло. Тертя об лід виділяє тепло, розплавляючи поверхню. Однак це пояснення не враховує миттєву слизькість: лід здається слизьким ще до того, як він починає рухатися. Крім того, дослідження показують, що матеріали, які добре проводять тепло, зменшують слизькість, що суперечить думці, що тепло є єдиною причиною.
Третя основна теорія передбачає попереднє танення поверхні : існування природного тонкого шару рідкої води на льоду навіть при температурах нижче нуля. Вважається, що цей шар утворюється тому, що поверхневі молекули менш міцно зв’язані, ніж молекули всередині льоду, що робить їх більш рухливими. Проблема полягає в тому, що, хоча це широко визнано, його роль у слизькості залишається предметом дискусій.
Остаточний прорив: аморфізація
Нещодавні дослідження, проведені в Університеті Саарланду, показують, що жодна з наведених вище теорій повністю не пояснює це явище. Замість цього вони пропонують процес під назвою аморфізація. Він передбачає механічне руйнування впорядкованої кристалічної структури льоду під час його ковзання, утворюючи невпорядкований шар, схожий на рідину.
Експерименти показують, що навіть при надзвичайно низьких температурах, коли танення мінімальне, лід залишається слизьким. Це свідчить про те, що певну роль відіграють структурні зміни, а не лише танення, спричинене температурою. Моделювання, проведене командою, показує, що сили ковзання деформують поверхню льоду, утворюючи аморфний шар, який потовщується, коли рух продовжується. Ця деформація особливо виражена, коли матеріали, що сильно притягуються до води, ковзають по льоду.
Шлях вперед: інтегрований підхід
Поточний консенсус серед дослідників зміщується в бік єдиного розуміння: тиск, тертя та попереднє плавлення певною мірою сприяють цьому. Однак відкриття аморфізації підкреслює можливість того, що механічне пошкодження відіграє важливу роль, особливо в холодних умовах.
Тривалі розбіжності можуть бути спричинені різною термінологією та небажанням відкрито обговорювати суперечливі точки зору в науковому співтоваристві. Як зазначає Даніель Бонн, фізик з Університету Амстердама, «той факт, що дослідники льоду дійсно мають різні та суперечливі думки, але не повідомляють один одному свою незгоду», може стримувати прогрес.
Зрештою, слизька таємниця льоду, здається, розкрита. Цілісне розуміння, яке включає механічну деформацію разом із тепловими ефектами, ймовірно, дасть найточніше пояснення.
