چرا یخ بسیار لغزنده است؟

پاسخ این سوال که چرا یخ لغزنده است نهفته در لایه ای از آب است که توسط اصطکاک تولید شده است.لایه ای که بیش از حد انتظار نازک بوده و بواسطه ی شباهتشان به “مخروط های برفی” یخ خورد شده ای که در طی تابستان می خوریم،بسیار از آب معمولی چسبناک تر (مولکول های آب به هم دیگر)هستند.
اخیرا این پدیده توسط محققان از CNRS وENS_PSL با حمایت پلی تکنیک Ecole در مطالعه ای که در ۴ نوامبر ۲۰۱۹ در Physical Review ظاهر شد،توضیح داده شد.
این طبیعت “لغزندگی” یخ بطور کلی به آرایش لایه ی نازک آب مایعی که بواسطه ی اصطکاک تولید می شود نسبت داده شد که برای مثال به اسکیت بازهای یخی این امکان را می داد که بر بالای این غشای مایع،موج سواری کنند.خواص این لایه ی آب هرگز اندازه گیری نشده است:ضخامتش تا حد زیادی مبهم مانده،در حالی که خواصش و حتی موجودیت آن،موضوع مذاکرات بوده است.
از آن جایی که آب مایع به عنوان روان کننده ای ضعیف شناخته شده است،چگونه این لایه ی مایع می تواند اصطکاک را کاهش دهد و یخ را لغزنده کند؟
برای حل این تناقض،محققان دستگاهی ایجاد کردند که به یک دیاپازون مجهز بود.که می توانست نیروها را با دقت قابل توجهی در طی سر خوردن یخ درک کند.
علیرغم اندازه ی وسیله که چند سانتی متر را اندازه می گیرد،به اندازه ای حساسیت دارد که کاوش کند و خواص اصطکاک را در مقیاس نانو متریک بررسی کند.
با تشکر از وسیله ی منحصر به فردشان،محققان برای نخستین بور توانستند ثابت کنند که اصطکاک،واقعا غشایی از آب مایع تولید می کند.
با این حال این غشاء شگفتی هایی دارد:ضخامت این لایه اندازه گیری شده چند صد نامومتر تا میکرون یا یک صدم ضخامت یک تار مو است و این اندازه از تخمین های تئوری بسیار باریک تر است.حتی غیرمنتظره تر اینکه لایه،تماما “آب ساده” نیست بلکه شامل آبی است که به اندازه ی روغن گران رو بوده و به همراه خواص پیچیده ی ویسکو الاستیک است.این رفتار غیر منتظره بیان می کند که یخ سطحی بطور کامل به آب مایع تبدیل نمی شود اما در عوض در حالت مختلط مشابه با “مخروط های برفی”،مخلوط آب یخی و یخ خورد شده به پایان می رسد.رمز و راز این سر خوردن روی یخ همچنین می تواند در طبیعت این لایه ی آب یافت شود.