https://frosthead.com

Ilmu Licin Membuat Olimpiade Salju dan Es

Tidak ada yang mengira Brian Shimer punya kesempatan. Pada usia dua bulan kurang dari 40, bobsledder Amerika tiba di Olimpiade Salt Lake City 2002 dengan empat pertandingan musim dingin di bawah ikat pinggangnya, tetapi tidak ada medali Olimpiade. Jadi, ketika timnya melewati jalur yang berliku dan mendapatkan perunggu yang sudah lama ditunggu-tunggu itu, semua orang takjub — tidak terkecuali Shimer. "Saya tidak tahu apa yang membuat kami menuruni bukit dengan begitu cepat, " katanya kepada The New York Times . '' Listrik di udara, kerumunan melambai dan berteriak. ''

Konten terkait

  • Mengapa Ice Curling Berbeda dari Ice Lainnya

Tentu saja dukungan penonton — bersama dengan latihan intensif tim dan pergantian Shimer yang tepat — sangat penting. Tapi satu pahlawan tanpa tanda jasa olahraga musim dingin juga memainkan peran utama dalam kemenangan tim: es.

Dalam olahraga ketika seperseratus detik memisahkan pemenang dan pecundang, setiap benturan atau masalah alur yang mempengaruhi. Dan es semakin lama semakin lembab, jadi posisi awal ke-17 Shimer dan timnya bisa dengan mudah menjadi kerugian. Namun kereta luncur selesai di urutan kelima, menyiapkannya untuk perunggu. "Anda tidak dapat melakukan itu jika esnya tidak konsisten, " kata Tracy Seitz, direktur pelaksana jalur es Kanada yang dikenal sebagai Whistler Sliding Centre, yang mengumandangkan "jalur es tercepat di dunia." Seitz akan tahu: Dia juga salah satu dari apa yang disebut "Ice Masters" di Salt Lake City, para ahli yang ditugaskan dengan tantangan untuk menciptakan jalur es yang ideal bagi para atlet kelas dunia.

Ada banyak lagi yang bisa dibuat es daripada yang terlihat. Pada tingkat molekuler, salju dan es dari kursus Olimpiade adalah hal yang persis sama yang membuat manusia salju, menghalangi pintu Anda dan mengirimkan orang yang tidak menaruh curiga ke jalan masuk. Semua air beku terdiri dari molekul yang tersusun dalam struktur heksagonal yang mirip dengan sarang lebah. Tetapi es yang melapisi jalur geser yang berliku-liku untuk bobsled, luge dan skeleton, atau perusahaan salju yang rata dari lapangan ski dibentuk dan dikondisikan selama berbulan-bulan menjelang pertandingan, mengoptimalkan sifat-sifat air yang sangat beku ini.

"Ini bukan hanya sebongkah es seperti yang biasa Anda pikirkan, seperti es batu yang duduk di lemari es Anda, " kata Kenneth Golden, seorang ahli matematika di University of Utah yang mempelajari struktur es. "Itu zat yang jauh lebih menarik dan kompleks daripada yang orang biasanya pikirkan."

BobsldRun.jpg Shimer (depan), Mike Kohn, Doug Sharp, dan brakeman Dan Steele berhenti setelah menyelesaikan putaran ketiga mereka di lintasan Utah Olympic Park di Park City, Utah, selama Olimpiade Musim Dingin 2002. (Gambar US Army / Wikimedia commons)

Es, Es, Mungkin

Langkah pertama untuk membangun gelanggang es atau lintasan es adalah memurnikan air untuk menghilangkan padatan terlarut seperti garam dan mineral. Kotoran seperti itu tidak cocok dengan struktur es heksagonal biasa yang terbentuk ketika air membeku. Properti yang sama dapat dilihat di es laut, Golden menjelaskan, yang mengecualikan garam dari air laut saat membeku, menciptakan bulu-bulu asin ekstra di bawah es. Tapi di arena atau jalur, kotoran mengumpul di antara kristal atau didorong ke permukaan, menciptakan sedikit kelemahan di es. Seperti dikatakan Seitz, "semakin murni airnya, semakin padat lapisan es itu, " yang berarti permukaan yang lebih konsisten.

Kualitas dan kemurnian es sangat penting sehingga posisi khusus — Penguasa Es — telah diciptakan untuk memastikan kelangsungannya. Lupakan pematung yang membuat patung es yang rumit; Ice Masters membentuk es menjadi beberapa struktur paling mengesankan di bumi. Setidaknya satu tahun sebelum Olimpiade berlangsung , mereka menyemprotkan ratusan lapisan kertas tipis dari air ultra murni ini pada jalur beton atau arena, yang didinginkan oleh sistem pendingin tertanam untuk pembekuan cepat. Dibutuhkan sekitar lima hari kerja tanpa henti untuk meletakkan jalur beku untuk lari bobsled, kata Seitz.

Proses ini mencegah pembentukan lapisan es, yang terbentuk ketika udara lembab membeku di atas permukaan es. Lapisan es dapat menjebak gelembung udara di dalam es, yang bisa keluar sebagai bopeng kecil. "Kami tidak menganggapnya [es] sebagai cairan, tetapi sangat cair, dan itu bergerak sepanjang waktu, " kata Seitz. "Lapisan-lapisan udara di es itu akan menciptakan kelemahan yang bisa pecah dan menciptakan ketidakkonsistenan di permukaan es." Untuk gerobak luncur, satu bintik kecil dapat menyebabkan kereta luncur memantul, mengabadikan masalahnya. "Satu gundukan menciptakan dua gundukan menciptakan tiga gundukan, dan terus dan terus, " katanya.

Olahraga berbasis es lainnya seperti hoki, seluncur es, dan curling menggunakan lapisan yang sama teliti. Tetapi untuk setiap olahraga, suhu dan ketebalan es yang ideal berbeda. Ice skating, misalnya, menggembar-gemborkan es paling tebal dan paling hangat: Permukaan sekitar dua inci dipegang sekitar 25 derajat Fahrenheit yang nyaman, yang memungkinkan skater untuk mengaitkan skate mereka di dalam es sebagaimana diperlukan untuk melakukan lompatan dan putaran yang menantang gravitasi. .

Beberapa keajaiban tidak hanya dalam rekayasa — itu adalah sifat es itu sendiri. Pada tepiannya, molekul air dalam es tidak begitu kuat terkunci ke dalam sarang lebah seperti di pusatnya, menciptakan lapisan seperti cairan yang dikenal sebagai pra-leleh yang melumasi permukaan dan dianggap memberikan es kualitas licin yang unik. Tekanan kuat dari sepatu roda atau bilah yang diterapkan pada sepotong kecil es dapat sedikit menekan titik lelehnya, yang kemungkinan berkontribusi pada lapisan air yang licin itu. Sedikit meleleh dari gesekan bilah geser pada permukaan juga dianggap menambah cairan ke dalam campuran.

Beberapa Ice Masters mencoba langkah-langkah kreatif untuk mencapai permukaan yang sempurna. Di antara penggemar es, ada mitos lama bahwa musik dapat membantu mengkristal es. Untuk Olimpiade Sochi 2014, Ice Master Dimitri Grigoriev memainkan musik klasik — “Four Seasons, ” karya Vivaldi — sambil meletakkan trek yang dingin. “Kami bermain klasik di sini, sehingga es berseri dengan cara yang keras, bukan musik rock, bukan kesunyian, ” katanya kepada NPR, menambahkan: “Saya serius tentang hal itu, lihatlah!” (NPR mencarinya, dan tidak ada ilmu yang memiliki reputasi untuk mendukung klaim ini.)

Seitz tidak terkesan dengan takhayul seperti itu. "Jika kita akan melakukan apa pun, kita mungkin akan meledakkan musik heavy metal, " katanya — untuk kru, bukan es. Itu membuat krunya "terjaga dan bekerja keras" selama berjam-jam kerja melelahkan, katanya.

DTMF5X.jpg Carolina Kostner dari Italia setelah tampil dalam skating skating wanita gratis selama Olimpiade Musim Dingin 2014 di Sochi, Rusia. (Badan Konten Tribune LLC / Alamy)

The More You Snow

Sebagai ahli glasiologi PhD, Sarah Konrad telah menghabiskan banyak waktu memikirkan salju. Tetapi hubungannya dengan hal-hal putih juga lebih bersifat pribadi: Dia berkompetisi dalam pertandingan biathlon dan ski lintas negara di Olimpiade musim dingin 2006 di Torino, Italia pada usia 38 tahun - perempuan AS pertama yang lolos dalam dua olahraga pada pertandingan musim dingin.

Yang mengejutkan, kondisi paling lambat untuk olahraga bersalju adalah yang paling dicari para pemain ski: bubuk yang baru saja jatuh.

Tidak seperti es, yang terbentuk dari air yang membeku, salju terbentuk dari kristalisasi uap air atau uap air di atmosfer ketika "supercool", atau dingin di bawah titik beku. Untuk benar-benar membentuk kristal, uap air harus menghadapi sesuatu, seperti butiran debu, untuk memicu kristalisasi. Tepatnya mengapa partikel-partikel ini diperlukan dan bagaimana mereka membantu pembentukan salju masih dalam perdebatan, tetapi tanpa partikel-partikel itu harus sangat dingin — jauh di bawah -20 derajat Fahrenheit — agar kristal es terbentuk sendiri.

Begitu dimulai, kristal itu menarik uap air super dingin lainnya untuk menumpuk dalam pola yang rumit. Enam kepingan salju "bersayap" yang umum, sebagaimana Konrad menyebutnya, menggemakan susunan heksagonal dari molekul air beku itu sendiri. Meski cantik, serpihan rumit itu tidak optimal untuk olahraga. Tepi dan sudut yang membuat kepingan salju begitu menarik secara visual juga berarti kekasaran untuk naik ski di atas, dan lambat untuk Olimpiade. "Ini permukaan yang tidak rata, bahkan pada tingkat mikroskopis, " kata Konrad, yang saat ini menjadi direktur proyek asosiasi di Universitas Wyoming.

Tetapi begitu salju menyentuh tanah, bentuk kepingan salju mulai berubah. Selain efek angin dan kekuatan fisik lainnya, kepingan salju itu sendiri perlahan berubah seiring waktu, menjadi lebih padat dan bulat. "Anda beralih dari kristal yang rumit dan berbulu ini ke sesuatu yang lebih mirip bantalan bola, " kata Konrad. "Itu jauh lebih cepat, karena memiliki tepi yang kurang kasar."

Beberapa pembangun ahli bahkan lebih suka salju buatan — yang, kata mereka, memiliki perasaan "salju tua" tanpa upaya penuaan - daripada serpihan alami. Salju ini dibuat dengan menyemprotkan kabut air yang halus dan udara terkompresi di sepanjang jalur. Perluasan udara membuat kelembaban dan menjaganya tetap tinggi, memastikan waktu pembekuan yang memadai. Kristal-kristal tersebut tidak memiliki kondisi dan waktu yang diperlukan untuk membentuk serpihan bersayap enam yang rumit, kata Konrad sehingga bentuk yang dihasilkannya dapat diprediksi, membuatnya mudah untuk digunakan untuk pembangunan lapangan. "Tapi itu tidak menyenangkan, " Konrad menambahkan.

Namun, untuk kursus alpine, banyak pekerjaan yang dilakukan untuk memastikan jalurnya cepat dan tahan lama. Para insinyur akan sering membasahi permukaan dan kemudian membiarkannya membeku, menciptakan jalur yang padat dan cepat. Tetapi jika salju terlalu basah, atau udaranya terlalu hangat, jalannya akan cepat menjadi berantakan dan hancur berantakan. Orang-orang yang bertanggung jawab untuk kursus salju menghabiskan berbulan-bulan merawat jalan menuju ke permainan-terus-menerus membentuk dan membentuk kembali setiap sudut dan nada untuk mencapai keseimbangan yang sempurna antara perusahaan, kursus cepat dan selembar es.

Tentu saja, kadang-kadang keinginan cuaca tidak mungkin untuk dikoreksi. Ini adalah masalah di permainan 2014 di Sochi, di mana kondisi yang luar biasa hangat menyebabkan padang pasir bergelombang, atau salju yang "bergula". Untuk setengah-pipa, lebih dari setengah pesaing jatuh selama putaran kualifikasi. Peraih medali Olimpiade dua kali Hannah Teter menyebut pipa itu "berbahaya" dan "jelek."

Untuk ski lintas alam, kata Konrad, "Kondisi yang lebih hangat adalah tempat lilin dan struktur Anda menjadi sangat penting." Berbagai kombinasi lilin diaplikasikan pada bagian bawah papan ski — sering dengan penyetrikaan secara literal — untuk membantu mereka meluncur dengan mudah di atas salju. Dan jika Anda menggunakan lilin yang salah, Konrad menjelaskan, "Anda benar-benar dapat meniupnya." Tim menghabiskan sejumlah besar uang dan waktu untuk para teknisi lilin yang menangani keputusan ini, para teknisi pergi ke kursus dalam dua tahun menjelang acara untuk belajar tentang berbagai kondisi yang mungkin mereka hadapi dan apa yang paling cocok untuk masing-masing.

...

Olahraga Musim Dingin semuanya mengandalkan — dan ada, berkat — sifat unik air beku. Bagaimanapun, Golden menunjukkan, seluncur es dimulai karena fakta sederhana bahwa es mengapung di atas kolam cair. Dalam arti yang lebih luas, keanekaragaman kehidupan yang ada di Kutub Utara dan Selatan disebabkan oleh kenyataan bahwa es membentuk rak yang mendukung kehidupan di atas, dan melindungi dunia cair di bawah ini. Sebagai Keajaiban Emas: "Ini semua karena satu hal kecil ini: karena bentuk padat air kurang padat daripada bentuk cair."

Namun ketika iklim menghangat dan salju menjadi semakin langka di beberapa daerah, olahraga musim dingin di luar ruangan menjadi terancam. Di Sochi, panitia menciptakan cukup salju untuk menutupi 1.000 lapangan sepak bola, menutupi tumpukan tebal dengan tikar yoga seperti selimut. Seiring dengan teknologi untuk membuat salju buatan dan melestarikan salju dari tahun ke tahun, jenis perbaikan ini mungkin menjadi semakin penting untuk Olimpiade di tahun-tahun mendatang.

Untungnya, itu bukan kekhawatiran di PyeongChang, di mana angin Februari yang dingin biasanya melayang dalam satu digit. Bahkan, suhu bahkan mungkin turun di bawah kondisi optimal untuk beberapa olahraga: Untuk gerobak luncur, kata Seitz, dalam suhu jauh di bawah 23 derajat Farenheit, esnya lebih rapuh. Untuk ski lintas alam, kata Konrad, "suhu senang" adalah sekitar 25 derajat Fahrenheit; salju dan salju menjadi kering dan lambat.

Konrad mengambil semua kondisi dengan tenang. "Dari perspektif pemain ski, sebenarnya tidak ada salju 'terbaik', asalkan ada di sana dan sebanding dengan semua pesaing, kami biasanya cukup senang, " katanya.

Tetapi selama ada permainan musim dingin, tidak akan ada kekurangan faktor dan kondisi yang dipertimbangkan oleh Ice Masters yang cermat saat membuat media mereka. Setelah 45 menit berbicara tentang es, saya bertanya pada Seitz tentang pemikiran apa pun tentang air beku. "Aku mungkin bisa terus dan terus selamanya, " katanya.

Ilmu Licin Membuat Olimpiade Salju dan Es