Устоявшееся более ста лет объяснение, почему люди поскальзываются на льду, оказалось ошибочным. Международная команда физиков под руководством профессора Мартина Мюзера из Саарландского университета (Германия) доказала, что давление веса тела и трение обуви не являются главными виновниками образования скользкой водяной пленки. Их исследование переворачивает парадигму, установленную еще в XIX веке Джеймсом Томпсоном.
Компьютерное моделирование, проведенное учеными, показало, что ключевую роль играет взаимодействие молекулярных диполей. Молекула воды является диполем, то есть имеет области с частично положительным и частично отрицательным зарядами, что создает определенную полярность. Кристаллическая решетка льда представляет собой высокоупорядоченную структуру, где все эти диполи аккуратно выстроены. Когда подошва обуви, которая также состоит из молекул-диполей, вступает в контакт со льдом, происходит их взаимодействие. Силы притяжения и отталкивания между диполями льда и материала подошвы разрушают идеальный порядок на поверхности.
Этот процесс профессор Мюзер описывает с помощью концепции «фрустрированных» взаимодействий, когда конкурирующие силы не позволяют системе прийти к стабильной упорядоченной конфигурации. В результате верхний слой молекул льда теряет свою кристаллическую структуру, становится неупорядоченным, превращаясь в тот самый жидкий слой, который заставляет нас терять равновесие. Это открытие также развенчивает другое распространенное заблуждение.
Ранее считалось, что катание на лыжах при температуре ниже 40 °C невозможно из-за отсутствия жидкой смазки. Однако новое исследование демонстрирует, что дипольные взаимодействия работают даже при экстремально низких температурах вплоть до значений, близких к абсолютному нулю. Жидкая пленка продолжает формироваться, хотя ее свойства кардинально меняются — она становится вязкой, как мед, и практически непригодна для скольжения. Таким образом, проблема при очень низких температурах заключается не в отсутствии воды, а в изменении ее физических характеристик.
Ранее ученые рассказали, что лед вырабатывает электричество при деформации.
