Лёд скрывал тайну два века: учёные нашли настоящий источник его скользкости

Лёд — одно из самых привычных и в то же время загадочных веществ. Мы катаемся на коньках, осторожно идём по скользким тротуарам и знаем: ледяная поверхность всегда коварна. Но почему именно она такая скользкая? На этот вопрос наука почти два столетия отвечала неверно.

Старое объяснение

Долгое время считалось, что секрет скользкости льда кроется в физическом давлении и трении. Мол, под весом ноги или конька верхний слой льда плавится, превращаясь в тонкую плёнку воды, а трение только усиливает этот процесс. Именно эта водяная прослойка и обеспечивает лёгкое скольжение.

Такое объяснение выглядело логичным, но не отвечало на главный вопрос: почему лёд остаётся скользким даже при экстремально низких температурах, когда давление и трение не способны вызвать таяние.

Новая версия

Физики из Университета Саара предложили совсем иную картину. С помощью компьютерного моделирования они выяснили, что ключевым фактором являются молекулярные диполи.

Вода в твёрдом состоянии образует кристаллическую решётку, где молекулы выстраиваются в строгом порядке. Но когда лёд соприкасается с другим материалом — например, подошвой ботинка, — диполи молекул начинают взаимодействовать. Это нарушает упорядоченность кристалла, превращая его поверхность в аморфное, а затем и в жидкое состояние.

Лёд скользкий даже при -40 °C

Оказалось, что тонкая жидкая плёнка образуется не от давления или трения, а от "расстройства" молекулярной структуры. Причём этот процесс работает даже при температурах ниже -40 °C. Да, в таких условиях плёнка становится вязкой, почти как мёд, поэтому кататься на лыжах или коньках там невозможно. Но тонкий слой жидкости всё равно существует.

Что это меняет

Открытие важно не только для понимания самой природы льда. Оно может помочь в создании новых материалов с заданными свойствами поверхности: от зимней обуви с антискользящими покрытиями до промышленных технологий, где ледяная корка создаёт проблемы.

"Мы показали, что ни давление, ни трение не играют значительной роли. Всё дело в дипольных взаимодействиях", — подчеркнул профессор Мартин Мюзер.

Таким образом, наука переписала учебник: лёд скользкий не потому, что плавится, а потому что молекулы воды на его поверхности перестраиваются под действием электростатических сил.