Физики из Китая и Европы рассчитали, что происходит на границе льда и скользящего по нему стекла. Их модель показала, что тепло, выделяющееся при трении, утолщает плёнку воды на льду и облегчает скольжение. Как сообщает ТАСС, результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ещё в начале XIX века английский физик Майкл Фарадей обратил внимание на водную плёнку на льду и связал с ней лёгкость скольжения. Почти два столетия физики спорят о том, как возникает этот слой. Среди возможных причин называли снижение температуры плавления под давлением, нагрев при трении, подвижность молекул воды у поверхности и фазовые переходы.
Команда, в которую вошёл сотрудник Университета Осло в Норвегии Сигбьерн Бор, впервые рассчитала взаимодействие льда со стеклом на уровне отдельных атомов. Для этого исследователи сочетали методы квантовой механики и машинного обучения. В модели они меняли температуру, давление и скорость движения стекла.
Расчёты лучше всего согласовались с гипотезой, которую в 1939 году предложили британские физики Фрэнк Боуден и Томас Хьюз. По их объяснению, при движении предмета по льду трение выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить поверхностный слой толщиной в несколько молекул.
Модель показала, что на поверхности льда сверхтонкая прослойка жидкой воды есть ещё до начала движения. Тепло от трения увеличивает её толщину примерно в десять раз, а вязкость плёнки падает в сотни раз. По оценке авторов, этот результат позволяет совместить объяснение Боудена и Хьюза с другими гипотезами.