https://frosthead.com

Az olimpiai hó és jég készítésének sima tudománya

Senki sem gondolta, hogy Brian Shimernek esélye van. Két hónapon át félénk a 40 éves korig, és az amerikai bobpálya az övé alatt négy téli játékkal érkezett a 2002. évi Salt Lake City-i olimpiára, de nem kapott olimpiai érmet. Tehát amikor csapata átcsúszott a kanyargós pályán, és megszerezte a régóta várt bronzot, mindenki meglepődött - nem utolsósorban Shimer. '' Nem tudom, mi hozott minket olyan gyorsan a dombról '' - mondta a New York Times-nak . '' A levegő elektromossága, a tömeg integetett és kiabált. ''

kapcsolodo tartalom

  • Miért különbözik a curling jég, mint a többi jég

Természetesen a tömeg támogatása - a csapat intenzív edzése és Shimer pontos fordulói mellett - döntő jelentőségűek. De a téli sportok egyik nem énekelt hősének szerepe volt a csapat diadalában: a jég.

A sportban, amikor a másodperc csak századja választja el a nyerteseket és a veszteseket, minden súrlódást kiváltó ütés vagy horony számít. És a jég túlórázik, így Shimer és csapata 17. rajtpozíciója könnyen hátrányos lehet. A szán azonban az ötödik helyen fejeződött be, és felállította őket a bronzhoz. "Ezt nem teheti meg, ha a jég nem konzisztens" - mondja Tracy Seitz, a Whistler Sliding Center néven ismert kanadai jégpálya ügyvezető igazgatója, amely a "világ leggyorsabb jégpályája". Seitz tudná: egyben a Salt Lake City úgynevezett “jégmestereinek” is. A szakértők feladata volt a világszínvonalú sportolók számára ideális jégpályák létrehozása.

Sokkal több jégkészítésre van szükség, mint szemmel látva. Molekuláris szinten az olimpiai pályák hó és jég pontosan ugyanaz, ami hóembert készít, elzárja az ajtót, és gyanútlan idegeneket küld az utakon ápolva. Az összes fagyasztott víz olyan molekulákból áll, amelyek egy méhsejthez hasonlóan hatszögletű struktúrában vannak elrendezve. Azonban a jégbevonat, amely a bobpálya, a kaland és a csontváz csatornáit, vagy a sípálya szilárd, sima hóját pontosan formálja és kondicionálja a játékokhoz vezető hónapokban, optimalizálja ezen fagyos vízformák tulajdonságait.

"Ez nem csak egy jégdarab, amire rendesen gondolsz, mint például a fagyasztóban ülő jégkockák" - mondja Kenneth Golden, az Utah-i Egyetem matematikusa, aki a jég szerkezetét vizsgálja. "Ez sokkal izgalmasabb és összetettebb anyag, mint az emberek általában gondolnák."

BobsldRun.jpg Shimer (elöl), Mike Kohn, Doug Sharp és a fékművész Dan Steele megáll, miután a 2002. évi téli olimpiai játékok során az Utahban, a Park City-ben, az Utah Olimpiai Park pályán befejezték harmadik versenyüket. (Amerikai hadsereg képek / Wikimedia Commons)

Jég, jég, talán

Bármely jégpálya vagy pálya felépítésének első lépése a víz tisztítása az oldott szilárd anyagok, például sók és ásványok eltávolítása céljából. Az ilyen szennyeződések nem illenek a jég szabályos hatszögletű struktúrájába, amely a víz lefagyásával alakul ki. Ugyanez a tulajdonság látható a tengeri jégben is, magyarázza Golden, amely kizárja az óceánvíz sóját fagyás közben, és így további sós folyadékot képez a jég alatt. De a jégpályán vagy a pályán a szennyeződések összegyűlnek a kristályok között, vagy felületre kerülnek, enyhe gyengeségeket okozva a jégben. Mint Seitz mondja: "minél tiszta a víz, annál sűrűbb lenne a jéglap", ami következetesebb felületet jelent.

A jég minősége és tisztasága annyira fontos, hogy életképességének biztosítása érdekében különleges pozíciót - a Ice Master-et - hoztak létre. Felejtsd el a szobrászokat, akik bonyolult jégszobrokat készítenek; A Ice Masters a jég a Föld egyik leglátványosabb szerkezetévé alakítja a jeget. Legalább egy évvel a Játékok tizenegyedik éve előtt több száz papírvékony réteg ilyen ultratiszta vizet permeteznek egy beton pályára vagy jégpályára, amelyet beágyazott hűtőrendszer hűt a gyors fagyasztáshoz. Körülbelül öt napos non-stop munka szükséges ahhoz, hogy a fagyos sávot felállítsák egy bobpálya futtatására - mondja Seitz.

Ez a folyamat megakadályozza a fagyrétegek kialakulását, amelyek akkor alakulnak ki, amikor a jeges felületen nedves levegő fagy le. A fagyrétegek csapdába ejthetik a légbuborékokat a jégben, amelyek apró pockmarkokként képesek kihatni. "Nem gondoljuk rá, hogy a jég folyékony, de nagyon is folyékony, és folyamatosan mozog" - mondja Seitz. "Ezek a jégrétegek a jégben gyengeségeket okoznak, amelyek kitörhetnek, és következetlenségeket okozhatnak a jég felületén." Bobószán esetén egy apró jelzőpont szán ugrálását okozhatja, megőrizve a problémát. "Az egyik ütés két ütést hoz létre, és három ütést hoz létre, és tovább, és tovább, " - mondja.

Más jég alapú sportok, mint például a jégkorong, a korcsolyázás és a curling, hasonlóan aprólékos rétegezést alkalmaznak. De az egyes sportágak esetében az ideális jéghőmérséklet és vastagság eltérő. Korcsolyázás például a legvastagabb és legmelegebb jéggel jár: A nagyjából két hüvelykes felületet egy balzsamos, 25 fokos Fahrenheit fok körül tartják, amely lehetővé teszi a korcsolyázóknak, hogy a korcsolyájukat a jégbe rögzítsék, amire szükségük van a gravitációt megzavaró ugrások és forogások végrehajtásához. .

A mágia egy része nemcsak a mérnöki munkában rejlik, hanem maga a jég természetében. A jég vízmolekulái a szélein nem olyan erősen rögzülnek a méhsejtbe, mint a középpontjában. Így létrehozzák az előolvadásnak nevezett folyadékszerű réteget, amely kenje a felületet, és úgy gondolja, hogy jégnek nyújt egyedi csúszási tulajdonságot. A korcsolyát vagy a pengét egy apró jéglapróra gyakorolt ​​intenzív nyomás enyhén lenyomhatja annak olvadáspontját, ami valószínűleg hozzájárul ahhoz a sima vízréteghez. Úgy gondolják, hogy a csúszó penge felületén tapasztalható enyhe olvadás is folyadékot ad a keverékhez.

Néhány jégmester kreatív intézkedéseket próbál a tökéletes felület elérése érdekében. A jégbarátok között régóta fennálló mítosz áll, hogy a zene segíthet a jég kristályosodásában. A 2014. évi szocsi olimpián Dimitri Grigoriev jégmester klasszikus zenét játszott - pontosan Vivaldi „Négy évszakját” -, miközben a jeges pályát fektette. „Itt volt a klasszikus játék, hogy a jég megfelelő kemény módon kristályosodjon, nem pedig a rockzene, és nem a csend” - mondta az NPR-nek, hozzátéve: „Komolyan gondolom, nézd meg!” (NPR felnézett, és nincs elismert tudomány ezen állítás alátámasztására.)

Seitz nem lenyűgözte az ilyen babonák. "Ha bármit megteszünk, akkor valószínűleg robbantjuk a heavy metal zenét" - mondja - a legénységért, nem a jégért. Ez tartja a legénységét "ébren és keményen haladni" a nyomorúságot kínáló fárasztó munkaidő alatt, mondja.

DTMF5X.jpg Carolina Kostner, olaszországi fellépés után a női korcsolyázás ingyenes korcsolyázásával a 2014. évi szocsi (Oroszország) téli olimpián vett részt. (Tribune Content Agency LLC / Alamy)

Minél többet te hó

Ph.D. glaciológusként Sarah Konrad jelentős időt töltött a hóra gondolva. De a fehér dolgokkal való kapcsolata szintén személyesebb: 38 éves korában vett részt a biatlon- és a sífutási rendezvényeken a 2006-os téli olimpiai játékokon, Torino, Olaszország - az első amerikai nő, aki a téli játékokon két sportágba kvalifikált.

Meglepő módon a havas sportokhoz a leglassabb feltételek adják a legtöbb szabadidős síelőt: frissen lehullott por.

Ellentétben a jéggel, amely a fagyasztó vízből képződik, a hó a nedvesség vagy a vízgőzök kristályosodásából származik a légkörben, amikor "szuperhű", vagy közvetlenül a fagypontja alá hűtik. Annak érdekében, hogy valóban képződjön egy kristály, a vízgőznek valamilyen szembe kell néznie, például egy porrésszel, hogy kivitelezzék annak kristályosodását. Pontosan miért szükségesek ezekre a részecskékre és hogyan járulnak hozzá a hóképzéshez, továbbra is vita folyik, de nélkülük meglepően hidegnek - jóval -20 Fahrenheit fok alatti hőmérsékleten kell lennie - ahhoz, hogy a jégkristályok önmagukban kialakuljanak.

Amint elkezdődik, a kristály vonzza más túlhűtött vízgőzöket, hogy bonyolult mintákba rakódjanak. A közös hat "szárnyas" hópehely, amint Konrad hívja őket, maguknak a fagyasztott vízmolekuláknak a hatszögletű elrendezését tükrözi. Annak ellenére, hogy gyönyörű, ezek a bonyolult pehely nem optimális a sporthoz. Azok a szélek és szögek, amelyek a hópelyheket annyira vizuálisan vonzóvá teszik, a sílovaglás felüljárójának egyenetlenségét és az olimpiaiak lassú futását jelentik. "Ez egy egyenetlen felület, akár mikroszkopikus szinten is" - mondja Konrad, aki jelenleg a Wyomingi Egyetem társult projekt igazgatója.

De amint a hó megérinti a talajt, a hópehely alakja megváltozik. A szél és más fizikai erők hatásain kívül maga a hópehely is lassan morfolódik az idő múlásával, kompaktabbá és lekerekítetté. "Ettől a tollas, bonyolult kristálytól olyan helyre megy, amely jobban hasonlít egy golyóscsapágyra" - mondja Konrad. "Ez sokkal gyorsabb, mert kevésbé durva széle van."

Egyes szakmai tanfolyam-építők még inkább a mesterséges havat részesítik előnyben - amely - mondásuk szerint - az öregedés erőfeszítése nélkül „régi hónak” érezte magát, a természetes pelyhekhöz. Ez a hó a finom köd víz és sűrített levegő permetezésével jön létre. A levegő tágulása lehűti és megtartja a nedvességet, biztosítva ezzel a megfelelő fagyási időt. Konrad szerint a kristályok nem rendelkeznek a szükséges feltételekkel és idővel a bonyolult hatszárnyas pehely kialakításához, így a kapott alak kiszámítható, így a kurzusépítéshez könnyű használni. "De ez eltávolítja a szórakozás egy részét" - teszi hozzá Konrad.

Az alpesi tanfolyamoknál azonban sok munka megy annak érdekében, hogy a pálya gyors és tartós legyen. A mérnökök gyakran nedvesítik a felületet, majd hagyják újból felfrissülni, és így szorosan csomagolt, gyors pályát képeznek. De ha a hó túl nedves vagy a levegő túl meleg, a pálya gyorsan rozsdásodik és szétesik. A hópályákért felelős emberek hónapokon át a játékhoz vezető futásokra törekednek - folyamatosan alakítják és alakítják a sarkokat és a pályákat, hogy tökéletes egyensúlyt teremtsenek a kemény, gyors pálya és a jéglap között.

Természetesen néha lehetetlen az időjárási szeszélyeket orvosolni. Ez kérdés volt a 2014. évi szocsi játékok során, ahol a szokatlanul meleg körülmények között gördülő pályák és granulált, vagy „cukros” hó jött létre. A félcső esetében a versenyzők több mint fele esett le a kvalifikációs fordulók során. A kétszeres olimpiai érme Hannah Teter a csövet "veszélyesnek" és "szörnyűnek" nevezte.

A sífutáshoz - mondja Konrad - a melegebb körülmények között a viaszok és a szerkezet rendkívül fontosak. A síléc fenekére különféle viaszkombinációkat alkalmaznak - gyakran szó szerint vasalással -, hogy megkönnyítsék a hó tetején való könnyű siklást. És ha rossz viaszt használ, magyarázza Konrad: "valóban felfújhatod". A csapatok túl sok pénzt és időt költenek a viasztechnikusokra, akik ezeket a döntéseket kezelik. A szakemberek a rendezvényt megelőző két évben a kurzusokra indulnak, hogy megismerjék az esetleg felmerülő körülmények körét és azt, hogy mi működik a legjobban.

...

A téli sportok mindegyike támaszkodik - és köszönhetően létezik - a fagyott víz egyedi tulajdonságainak. Végül is Golden rámutat arra, hogy a korcsolyázás annak az egyszerű ténynek köszönhetően kezdődött, hogy a jég folyékony tó tetején úszik. Tág tágabb értelemben az északi és a déli pólusokon tapasztalható sokféleség annak a ténynek köszönhető, hogy a jég polcot alkot, amely támogatja az élet fölött és megvédi az alatta lévő folyékony birodalmat. Mint Arany csodálkozik: "Mindez azért van, mert ez a kis dolog: mert a víz szilárd formája kevésbé sűrű, mint a folyékony."

Mivel azonban az éghajlat melegszik és a havazás bizonyos területeken egyre ritkább, a szabadtéri téli sportok veszélybe kerültek. Szocsiban a szervezők elegendő havat teremtettek ahhoz, hogy 1000 futballpályát lefedjenek, és a hatalmas cölöpöket hőszigetelt jógaszőnyeggel, például takaróval borítják. A műhó létrehozására és a hó megőrzésére szolgáló technológiával együtt az ilyen típusú javítások egyre fontosabbá válhatnak az olimpia számára az elkövetkező években.

Szerencsére nem ez a gond a PyeongChang-ban, ahol a februári szélhűtés általában az egy számjegyből áll. Valójában a hőmérsékletek akár az egyes sportágak optimális körülményei alá is eshetnek: Seitz szerint a bobószánok számára jóval 23 Celsius fok alatt a jég különösen törékeny. Konrad szerint a sífutáshoz a "boldog hőmérséklet" 25 Fahrenheit fok körül van; minden hidegebb és havasabb lesz száraz és lassú.

Konrad minden körülményt lépésről lépésre hajt végre. "Síelő szempontjából valóban nincs" legjobb "hó, mindaddig, amíg ott van és összehasonlítható az összes versenytárssal, általában nagyon boldogok vagyunk" - mondja.

De amíg vannak téli játékok, nem lesz hiány azoknak a tényezőknek és feltételeknek, amelyeket a aprólékos jégmesterek figyelembe vesznek, amikor közepes méretűek. 45 perc jégbeszéd után megkérdeztem Seitz-től, hogy válasszon gondolatokat a fagyott vízről. "Valószínűleg tovább folytathatom örökre" - mondja.

Az olimpiai hó és jég készítésének sima tudománya