Als het de ijsmeesters erom te doen is hun vloer spiegelglad te krijgen, waarom leggen ze in Thialf of Turijn dan geen glasplaat neer? Natuurlijk, na een scherp aangesneden bocht van Erben Wennemars ligt een echte spiegelbaan aan diggelen, maar wat is er waar van de spreekwoordelijke gladheid van glas?
Niet veel. Zo op het oog ziet glas er glad uit, maar onder een sterke microscoop verandert het beeld. Dan wordt het oppervlak pokdalig en doet schaatsen op glas denken aan de beweging die je krijgt 'als je Zwitserland zou omdraaien en over Oostenrijk schuiven', zoals de fysicus Frank Bowden het uitdrukte. Dat glijdt niet lekker.
De vraag is dus eigenlijk: waarom is ijs dan wél glad? Want ook een strakke ijsvloer lijkt onder de microscoop op een Alpenlandschap.
De verklaring was altijd dat zich tussen het ijs en de schaats een laagje water bevindt dat voor de nodige smering zorgt. Dat water zou ontstaan door de wrijvingswarmte van de schaatsbeweging of door de druk van de schaats op het ijs, daarover liepen de theorieën uiteen.
Dat wrijvingsverhaal kon sowieso niet waar zijn. Zoveel warmte komt er niet vrij tussen ijzer en ijs, en daarvan verdwijnt nog het meeste in de schaats ook.
Maar ook de druktheorie kon niet deugen. In beginsel is het wel waar: druk verlaagt het smeltpunt. Probeer het zelf maar. Neem een blok ijs, hang er een ijzerdraad overheen en bevestig aan de uiteinden stevige gewichten. Door de druk smelt het ijs en zakt de draad erdoorheen. Het is een magisch gezicht. Het ijs vriest boven de draad weer aan, zodat het ijs niet breekt.
Bij een schaatser werkt het anders: die zakt niet door het ijs als hij even blijft stilstaan. De druk van de schaats op het ijs verlaagt het smeltpunt hooguit één graad. Dat betekent dat de druktheorie geen soelaas biedt als het harder vriest dan één graad onder nul.
Een paar jaar geleden besloten Amerikaanse wetenschappers het eens goed uit te zoeken. Ze vroren een dun laagje water vast en bestraalden het met elektronen. Ze verwachtten drie laagjes water- (of ijs-)moleculen, maar de elektronenbundel telde er maar twee. De fysici konden dit alleen verklaren door aan te nemen dat de elektronen de toplaag niet konden "zien" omdat de moleculen in deze laag zich anders gedragen.
In een ijskristal zitten de watermoleculen vast verankerd, maar in de toplaag zouden veel ankerpunten er los bij hangen. Zo los, dat de elektronen ze niet herkenden als watermoleculen in ijs. Zelfs bij 180 graden onder nul zaten ze nog niet vast.
Hoe die buitenste moleculen zich gedragen, is nog niet helemaal duidelijk. Sommigen speculeren dat ze als zeeanemonen waaieren, anderen denken dat de moleculen voortdurend afbreken en ergens anders weer aanhaken. Hoe dan ook, de conclusie is, dat de schaatser er niets voor hoeft te doen. Het ijs zorgt zelf voor zijn smerend waterfilmpje.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten