Niemand dacht dat Brian Shimer een kans had. Op twee maanden verlegen van 40, arriveerde de Amerikaanse bobslee bij de Olympische Spelen in Salt Lake City in 2002 met vier winterspelen onder zijn riem, maar geen Olympische medailles. Dus toen zijn team door de bochtige baan snelde en dat langverwachte brons verdiende, was iedereen verbaasd - niet in de laatste plaats Shimer. 'Ik weet niet wat ons zo snel de heuvel af heeft gebracht, ' zei hij tegen de New York Times . '' De elektriciteit in de lucht, de menigte zwaaien en schreeuwen. ''
gerelateerde inhoud
- Waarom Curling Ice anders is dan ander ijs
Zeker de steun van het publiek - samen met de intense training van het team en de precieze bochten van Shimer - waren cruciaal. Maar een onbezongen held van de wintersport speelde ook de hoofdrol in de triomf van het team: het ijs.
In een sport waarbij slechts honderdsten van seconden de winnaars en verliezers scheiden, is elke wrijving-inducerende bult of groef van belang. En ijs verslijt na verloop van tijd, dus Shimer en zijn 17e startpositie hadden gemakkelijk een nadeel kunnen zijn. Toch eindigde de slee op de vijfde plaats, waardoor ze klaarstonden voor het brons. "Dat kun je niet doen als het ijs niet consistent is", zegt Tracy Seitz, directeur van de Canadese ijsbaan bekend als het Whistler Sliding Centre, dat de "snelste ijspiste ter wereld aanprijst." Seitz zou weten: hij was ook een van de zogenaamde "Ice Masters" van Salt Lake City. De experts hadden de uitdaging om de ideale ijspaden voor atleten van wereldklasse te creëren.
IJs maken is veel meer dan je zou verwachten. Op moleculair niveau is de sneeuw en het ijs van Olympische banen precies hetzelfde spul dat sneeuwmannen maakt, je deuropening blokkeert en nietsvermoedende omstanders naar opritten stuurt. Al het bevroren water bestaat uit moleculen gerangschikt in een zeshoekige structuur vergelijkbaar met een honingraat. Maar het ijs dat de bochtige glijdende sporen bedekt voor bobslee, rodelen en skelet, of de stevige, afgeplatte sneeuw van een skicursus zijn precies gevormd en geconditioneerd in de maanden voorafgaand aan de spellen, waardoor de eigenschappen van deze ijzige vormen van water worden geoptimaliseerd.
"Het is niet alleen een stuk ijs zoals je normaal zou denken, zoals ijsblokjes die in je vriezer zitten", zegt Kenneth Golden, een wiskundige aan de Universiteit van Utah die de structuren van ijs bestudeert. "Het is een veel fascinerende en complexere substantie dan mensen normaal zouden denken."
Shimer (voorkant), Mike Kohn, Doug Sharp en remmer Dan Steele komen tot stilstand na hun derde run op het circuit van Utah Olympic Park in Park City, Utah, tijdens de Olympische Winterspelen van 2002. (Amerikaanse legerbeelden / Wikimedia commons) IJs, ijs, misschien
De eerste stap voor het bouwen van een ijsbaan of baan is om het water te zuiveren om opgeloste vaste stoffen zoals zouten en mineralen te verwijderen. Zulke onzuiverheden passen niet in de regelmatige zeshoekige structuur van ijs die ontstaat als water bevriest. Dezelfde eigenschap is te zien in zee-ijs, legt Golden uit, waarbij het zout van het oceaanwater wordt uitgesloten als het vriest, waardoor een pluim van extra zoute vloeistof onder het ijs ontstaat. Maar in een ijsbaan of baan verzamelen onzuiverheden zich tussen kristallen of worden ze naar de oppervlakte geschoven, waardoor lichte zwaktes in het ijs ontstaan. Zoals Seitz zegt, "hoe zuiverder het water is, hoe dichter de ijsplaat zou zijn", wat zich vertaalt in een meer consistent oppervlak.
De kwaliteit en zuiverheid van ijs is zo belangrijk dat een speciale positie - de ijsmeester - is gecreëerd om de levensvatbaarheid te waarborgen. Vergeet beeldhouwers die ingewikkelde ijssculpturen maken; Ice Masters vormen ijs in enkele van de meest indrukwekkende structuren op aarde. Minstens een jaar voorafgaand aan de Spelen zelf spuiten ze honderden flinterdunne lagen van dit ultrazuivere water op een betonnen baan of ijsbaan, die wordt gekoeld door een ingebouwd koelsysteem voor snel invriezen. Het kost ongeveer vijf dagen non-stop werk om het bevroren spoor te leggen voor een bobsleebaan, zegt Seitz.
Dit proces voorkomt de vorming van vorstlagen, die ontstaan wanneer vochtige lucht over het ijzige oppervlak bevriest. Vorstlagen kunnen luchtbellen in het ijs vangen, die zich als kleine pockmarks kunnen uitwerken. "We beschouwen het niet [ijs] als vloeibaar, maar het is heel erg vloeibaar en het beweegt de hele tijd", zegt Seitz. "Die luchtlagen in het ijs zullen zwaktes creëren die kunnen uitbreken en inconsistenties in het ijsoppervlak veroorzaken." Voor een bobslee kan een klein pockmark ervoor zorgen dat een slee stuitert, waardoor het probleem blijft bestaan. "Eén bobbel maakt twee bobbels maakt drie bobbels, en zo maar door, " zegt hij.
Andere op ijs gebaseerde sporten zoals hockey, schaatsen en curling maken gebruik van een vergelijkbare zorgvuldige gelaagdheid. Maar voor elke sport is de ideale ijstemperatuur en dikte verschillend. Schaatsen, bijvoorbeeld, touts het dikste en warmste ijs: het ruwweg twee-inch oppervlak wordt vastgehouden rond een zwoele 25 graden Fahrenheit, waarmee schaatsers hun schaatsen in het ijs kunnen haken zoals nodig is om hun zwaartekracht tartende sprongen en spins uit te voeren .
Een deel van de magie zit niet alleen in de techniek - het zit in de aard van het ijs zelf. Aan de randen zijn de watermoleculen in ijs niet zo sterk opgesloten in de honingraat als in het midden, waardoor een vloeistofachtige laag wordt gemaakt die bekend staat als voorsmelt en het oppervlak smeert en waarvan wordt gedacht dat het ijs zijn unieke gladde kwaliteit geeft. De intense druk van een schaats of mes op een klein stukje ijs kan het smeltpunt enigszins onderdrukken, wat waarschijnlijk bijdraagt aan die gladde laag water. Van licht smelten door de wrijving van een glijdend mes op het oppervlak wordt ook gedacht dat het vloeistof aan het mengsel toevoegt.
Sommige Ice Masters proberen creatieve maatregelen om het perfecte oppervlak te bereiken. Onder ijsliefhebbers is er een al lang bestaande mythe dat muziek ijs kan helpen kristalliseren. Voor de Olympische Spelen in Sochi 2014 speelde Ice Master Dimitri Grigoriev klassieke muziek - Vivaldi's 'Four Seasons' om precies te zijn - terwijl hij de ijzige baan aan het leggen was. "We speelden hier klassiek, zodat het ijs op de juiste harde manier kristalliseert, geen rockmuziek, geen stilte, " zei hij tegen NPR en voegde eraan toe: "Ik meen het serieus, zoek het op!" (NPR heeft het opgezocht, en er is geen gerenommeerde wetenschap om deze claim te ondersteunen.)
Seitz is niet onder de indruk van zulke bijgeloof. "Als we iets gaan doen, blazen we waarschijnlijk heavy metalmuziek op", zegt hij - voor de crew, niet voor het ijs. Het houdt zijn bemanning "wakker en gaat hard" tijdens de slopende uren van werk dat de baan legt, zegt hij.
Carolina Kostner van Italië treedt na de vrije kunstschaatsen van de dames op tijdens de Olympische Winterspelen van 2014 in Sochi, Rusland. (Tribune Content Agency LLC / Alamy) Hoe meer je sneeuwt
Als promovendus glacioloog heeft Sarah Konrad een behoorlijk deel van haar tijd besteed aan het nadenken over sneeuw. Maar haar connectie met het witte spul is ook persoonlijker: ze nam deel aan zowel biathlon- als langlaufevenementen in de Olympische Winterspelen 2006 in Turijn, Italië op 38-jarige leeftijd - de eerste Amerikaanse vrouw die zich kwalificeerde voor twee sporten tijdens de winterspelen.
Verrassend genoeg zijn de langzaamste omstandigheden voor besneeuwde sporten degene die recreatieve skiërs het meest zoeken: vers gevallen poeder.
In tegenstelling tot ijs, dat zich vormt uit ijskoud water, vormt zich sneeuw uit de kristallisatie van vocht of waterdampen in de atmosfeer wanneer het 'superkoel' is of gekoeld net onder het vriespunt. Om daadwerkelijk een kristal te vormen, moet de waterdamp iets, zoals een stofvlek, tegenkomen om kristallisatie te activeren. Precies waarom deze deeltjes nodig zijn en hoe ze helpen bij de vorming van sneeuw staat nog ter discussie, maar zonder hen moet het verbazingwekkend koud zijn - ver onder de -20 graden Fahrenheit - voordat de ijskristallen zich vormen.
Zodra het begint, trekt het kristal andere onderkoelde waterdampen aan om zich in ingewikkelde patronen te stapelen. De gemeenschappelijke zes "gevleugelde" sneeuwvlokken, zoals Konrad ze noemt, weerspiegelt de zeshoekige opstelling van bevroren watermoleculen zelf. Hoewel prachtig, zijn die ingewikkelde vlokken niet optimaal voor sport. De randen en hoeken die de sneeuwvlokken zo visueel aantrekkelijk maken, betekenen ook ruwheid voor een ski-overstop en traag voor de Olympiërs. "Het is een oneffen oppervlak, zelfs op microscopisch niveau", zegt Konrad, die momenteel geassocieerd projectdirecteur is aan de Universiteit van Wyoming.
Maar zodra de sneeuw de grond raakt, begint de sneeuwvlokvorm te veranderen. Afgezien van de effecten van wind en andere fysieke krachten, verandert de sneeuwvlok zelf langzaam in de tijd, en wordt compacter en afgerond. "Je gaat van dit gevederde, ingewikkelde kristal naar iets dat meer op een kogellager lijkt", zegt Konrad. "Dat is veel sneller, omdat het minder ruwe randen heeft."
Sommige ervaren cursusbouwers geven zelfs de voorkeur aan kunstmatige sneeuw - die volgens hen een "oude sneeuw" aanvoelt zonder de inspanning van veroudering - boven de natuurlijke vlokken. Deze sneeuw wordt gemaakt door een fijne nevel van water en perslucht over de baan te spuiten. De expansie van de lucht koelt het vocht en houdt het omhoog, wat zorgt voor voldoende vriestijd. De kristallen missen de nodige omstandigheden en tijd om ingewikkelde zesvleugelige vlokken te vormen, zegt Konrad, dus de resulterende vorm is voorspelbaar, waardoor het gemakkelijk is om mee te werken voor natuurlijk bouwen. "Maar dat maakt het leuk", voegt Konrad eraan toe.
Voor alpine cursussen gaat er echter veel werk in om ervoor te zorgen dat de baan snel en duurzaam is. De ingenieurs maken het oppervlak vaak nat en laten het vervolgens opnieuw bevriezen, waardoor een strak ingepakt, snel parcours ontstaat. Maar als de sneeuw te nat is, of de lucht te warm, zal de baan snel uit elkaar vallen en uit elkaar vallen. De mensen die verantwoordelijk zijn voor sneeuwcursussen besteden maanden aandacht aan de afdalingen voorafgaand aan de spellen - voortdurend het vormgeven en hervormen van elke hoek en toonhoogte om een perfecte balans tussen een stevige, snelle baan en een ijslaag te bereiken.
Natuurlijk zijn soms de grillen van het weer niet te corrigeren. Dit was een probleem tijdens de 2014 games in Sochi, waar ongewoon warme omstandigheden leidden tot hobbelige banen en korrelige, of 'suikerachtige' sneeuw. Voor de halfpipe viel meer dan de helft van de deelnemers tijdens de kwalificatieronden. Tweevoudig Olympisch medaillewinnaar Hannah Teter noemde de pijp 'gevaarlijk' en 'waardeloos'.
Voor langlaufen, zegt Konrad, "zijn warmere omstandigheden waar je wassen en je structuur buitengewoon belangrijk worden." Verschillende combinaties van wassen worden op de onderkant van ski's aangebracht - vaak door letterlijk strijken - om ze te helpen gemakkelijk bovenop de sneeuw te glijden. En als je de verkeerde wax gebruikt, legt Konrad uit, "je kunt het echt opblazen." Teams besteden exorbitante hoeveelheden geld en tijd aan de wax-techneuten die deze beslissingen afhandelen, de techneuten gaan in de twee jaar voorafgaand aan het evenement op weg naar de cursussen om te leren over de verschillende omstandigheden die ze kunnen tegenkomen en wat het beste werkt in elk.
...
De wintersporten vertrouwen allemaal op - en bestaan dankzij - de unieke eigenschappen van bevroren water. Golden wijst er immers op dat schaatsen begon vanwege het simpele feit dat ijs boven op een vloeibare vijver zweeft. In bredere zin is de diversiteit van het leven op de Noord- en Zuidpool te wijten aan het feit dat het ijs een plank vormt die het leven boven ondersteunt en het vloeibare rijk beneden beschermt. Zoals Golden wonderen: "Het komt allemaal door dit ene kleine ding: omdat de vaste vorm van water minder dicht is dan de vloeibare vorm."
Maar terwijl het klimaat opwarmt en sneeuwval op sommige plaatsen steeds schaarser wordt, worden wintersporten in de buitenlucht bedreigd. In Sotsji creëerden de organisatoren voldoende sneeuw om 1.000 voetbalvelden te bedekken en de volumineuze stapels te bedekken met geïsoleerde yogamatachtige dekens. Samen met technologie om kunstmatige sneeuw te maken en sneeuw van jaar tot jaar te bewaren, kunnen dit soort oplossingen de komende jaren steeds belangrijker worden voor de Olympische Spelen.
Gelukkig is dat niet de zorg in PyeongChang, waar februari gevoelstemperatuur meestal in de enkele cijfers zweeft. Voor sommige sporten kan de temperatuur zelfs lager worden dan de optimale omstandigheden: voor bobslee, zegt Seitz, bij temperaturen ver onder de 23 graden Farenheit, is het ijs extra bros. Voor langlaufen, zegt Konrad, is de "gelukkige temperatuur" ongeveer 25 graden Fahrenheit; kouder en sneeuw wordt droog en langzaam.
Konrad neemt alle voorwaarden op zich. "Vanuit een skiërperspectief is er echt geen 'beste' sneeuw, zolang deze er is en vergelijkbaar is voor alle concurrenten, zijn we meestal vrij gelukkig, " zegt ze.
Maar zolang er winterspelen zijn, zal er geen tekort zijn aan de factoren en omstandigheden waarmee zorgvuldige Ice Masters rekening houden bij het maken van hun medium. Na 45 minuten ijs praten vroeg ik Seitz om eventuele afscheidsgedachten over bevroren water. "Ik zou waarschijnlijk voor altijd kunnen doorgaan", zegt hij.
