Wissenschaftler haben den wahren Grund für die Glätte von Eis herausgefunden

Eine neue Studie von Physikern der Universität des Saarlandes stellt dieses langjährige wissenschaftliche Stereotyp jedoch in Frage.

Nach den in Physical Review Letters veröffentlichten Daten ist die Ursache für das Gleiten auf Eis nicht der Druck oder die Wärme der Schuhsohle, sondern die Wechselwirkung molekularer Dipole - auf der Oberfläche des Eises und auf der Sohle des berührenden Objekts.

Professor Martin Müser hat mit Hilfe von Computermodellen den Zerfall des Eiskristallgitters verfolgt. Seine Schlussfolgerung: Es sind Dipolwechselwirkungen, die die geordnete Struktur der Wassermoleküle stören und die Bildung einer amorphen, flüssigkeitsähnlichen Schicht verursachen, auf der wir gleiten.

Um dieses Phänomen zu verstehen, müssen wir uns vergegenwärtigen, dass Eis eine Struktur ist, in der Wassermoleküle (H₂O) ein starres, in einer bestimmten Ordnung ausgerichtetes Gitter bilden.

Wenn eine Person auf Eis tritt, wird diese Ordnung durch die Wechselwirkung der Dipole in der Schuhsohle mit den Dipolen auf der Eisoberfläche gestört. Es entsteht der sogenannte "frustrierte Zustand", ein Begriff aus der Physik, der sich auf die Unfähigkeit bezieht, aufgrund konkurrierender Kräfte eine stabile Konfiguration zu erreichen. Infolgedessen bildet sich eine instabile Flüssigkeitsschicht an der Schnittstelle zwischen Eis und Schuh.

Die von James Thompson, dem Bruder von Lord Kelvin, vor fast 200 Jahren aufgestellte Behauptung, dass Eis aufgrund von Druck und Reibung rutschig ist, hat sich somit als überholt erwiesen.

Die Forscher haben auch eine andere Vorstellung widerlegt: dass Skifahren bei Temperaturen unter -40 °C unmöglich ist, weil sich keine rutschige Wasserschicht bildet. Tatsächlich funktionieren die Dipol-Wechselwirkungen auch bei extremer Kälte weiter, obwohl die Flüssigkeitsschicht dann dick wie Honig und zum Skifahren fast ungeeignet ist.

Laut Müser ist diese Entdeckung nicht nur für die Grundlagenwissenschaft von großer Bedeutung, sondern auch für angewandte Bereiche - zum Beispiel für die Herstellung von Sportgeräten, Schuhwerk und die Risikobewertung auf rutschigen Oberflächen.