Daha soğuk ülkelerde ya da bölgelerde yaşayanlar için kaygan buz kışı tanımlar: buz pateni pistlerinde, donmuş derelerde ve tehlikeli derecede kaygan yollarda ve yokuşlarda.
Bilim adamlarının yakın zamana kadar insana basit gelen bu sorunun cevabını gerçekten bilmedikleri ortaya çıktı. Fakat yeni bulgular, buzun kayganlığının buz yüzeyindeki “fazla” moleküllerden kaynaklanabileceğini göstermiştir.
Fakat Buz Neden Bu Kadar Kaygan?
Eski bulgular anlamsız, Buz, sıvı sudan daha az yoğun olduğu için yüksek basınç altında erime noktası düşürülür. Uzun süredir devam eden bir bulgu, buzun kaygan olmasına neden olan olgunun bu olduğunu belirtiyor: buzun üzerine bastığınızda, ağırlığınızın basıncı üst katmanın suda erimesine neden olur.
Almanya’daki Max Planck Polimer Araştırma Enstitüsü’nün moleküler spektroskopi bölümünün yöneticisi Mischa Bonn, Live Science’a “Herkesin bunun olamayacağı konusunda aynı fikir altında olduğunu düşünüyorum” dedi. “Baskıların o kadar yoğun olması gerekir ki, bir fili yüksek topuklar üzerine koyarak bile başaramazsınız.”
Başka bir bulgu, buz üzerinde yol aldığınızda sürtünmenin yarattığı ısının su katmanını ürettiğini söylüyor. Bununla beraber, buz pateni üzerinde ilk defa durmaya çalışan herkesin çabucak keşfettiği gibi, buz sadece hareket ederken kaygan değildir.
Basınç veya sürtünme buzu eritse bile, bir su tabakası kayganlığı açıklayabilir mi? Hollanda’daki Amsterdam Üniversitesi’nde fizikçi olan Daniel Bonn öyle düşünmüyor. Bonn, “Su tabakası bulgusu pek akla yatkın değil” dedi. “Mutfağınızın zeminine biraz su dökerseniz, kayganlaşır fakat çok kaygan olmaz. Sadece bir su tabakası bunu yapamaz.”
Gevşek Moleküller
Kardeş olan Mischa ve Daniel Bonn, 9 Mayıs’ta Journal of Chemical Physics’de buzun yüzeyini aktaran bir yazı yayınladılar. Buz yüzeyindeki bir sıvı su tabakasından ziyade, gevşek su molekülleri olduğunu buldular.
Mischa Bonn, bunu “bilyelerle dolu” bir dans pistiyle örnekledi. Buz yüzeyinde kayma, bu moleküler bilyeler üzerinde basitçe “yuvarlanıyor”.
Buz, kristaldeki her bir su molekülünün diğer üçüne bağlı kaldığı çok düzenli, temiz bir kristal yapıya sahiptir . Yüzeydeki moleküller ise yalnızca diğer ikisine bağlıdır. Kristale bu kadar zayıf bağlanmış olmaları, bu yüzey moleküllerinin yuvarlanmasına ve oynadıkca kristalin çeşitli yerlerine bağlanmalarına ve ayrılmalarına izin verir.
Buz üzerinde kayma, genel olarak bu su moleküllerinin yuvarlanmasından oluşsalar da, bu molekül tabakası bir sıvı su tabakası ile farklı şeylerdir. Bu moleküller ve kayganlık, suyun donma noktasının çok altındaki sıcaklıklarda mevcuttur.
Daniel Bonn, esasen, bu moleküllerin bu kadar özgürce hareket etme ve yüzeyde yayılma şekli, onları daha çok bir gaza benzetiyor.
Live Science’a “Benim için bu bir gaz, üç boyutlu bir sıvı değil, iki boyutlu bir gaz” dedi. Ancak buz gevşek yüzey molekülleri nedeniyle kaygansa, buz benzersiz bir şekilde kaygan mıdır?
Alaska Fairbanks Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Martin Truffer, gerçekten değil, dedi. Benzersiz olan şey buzun doğası değil, onunla olan ilişkidir, diye belirtti.Truffer WordsSideKick’e verdiği demeçte “Buzla yandaş, olağandışı olan şey, genellikle erime noktasına çok yakın bir yerde karşılaşıyoruz,” dedi.
“İçinde bulunduğumuz normal iklim aralığında gaz fazına, sıvı faza ve katı faza sahip olduğumuz gerçekten tek malzeme bu.” Alaska’nın Fairbanks şehrinde yaşayan Truffer, erime noktasından çok uzakta buzla karşılaştı: Eksi 40 Fahrenheit’e ulaştığında, karın “zımpara kağıdı gibi olur” dedi.
Truffer’ın gözlemi Bonns’un bulduğu şeyle aynı çizgide. Ultra düşük sıcaklıklarda, yüzeydeki moleküller, yuvarlanırken kırılacak ve bağlar oluşturacak kadar enerjiye sahip değildir, bu nedenle buz kaymaz hale gelir.
Araştırmalara göre maksimum kayganlık sıcaklığı eksi 7 derece civarındadır. Fakat bazı insanlar bunu zaten biliyordu; Çoğu iç mekan buz pateni pistinin yıllardır kullandığı sıcaklıktır.
Yazar: Yasin Aygün
