ओलंपिक स्नो एंड आइस बनाने का चालाक विज्ञान

किसी को नहीं लगा कि ब्रायन शिमर के पास मौका है। 40 के दो महीने के शर्मीलेपन में, अमेरिकी बोबस्लेडर 2002 के साल्ट लेक सिटी ओलंपिक में अपनी बेल्ट के तहत चार शीतकालीन खेलों के साथ पहुंचे, लेकिन कोई ओलंपिक पदक नहीं। इसलिए जब उनकी टीम ने घुमावदार ट्रैक पर दौड़ लगाई और उस लंबे समय से प्रतीक्षित कांस्य अर्जित किया, तो सभी को आश्चर्य हुआ-कम से कम सभी शिमर के बारे में नहीं। उन्होंने न्यूयॉर्क टाइम्स को बताया, '' मुझे नहीं पता कि हमें इतनी तेजी से पहाड़ी से नीचे क्यों लाया गया। '' हवा में बिजली, भीड़ लहराती और चिल्लाती है। ''

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निश्चित रूप से टीम के गहन प्रशिक्षण के साथ-साथ भीड़ का समर्थन और शिमर के सटीक मोड़ महत्वपूर्ण थे। लेकिन शीतकालीन खेलों के एक अनसंग नायक ने भी टीम की जीत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई: बर्फ।

एक खेल में जब एक दूसरे के सौवें हिस्से में विजेता और हारने वाले अलग होते हैं, हर घर्षण-उत्प्रेरण टक्कर या नाली के मामले। और बर्फ ओवरटाइम के कारण कम हो जाती है, इसलिए शिमर और उनकी टीम की 17 वीं शुरुआत की स्थिति आसानी से नुकसान का कारण बन सकती है। फिर भी पांचवीं में स्लेज समाप्त हो गया, उन्हें कांस्य के लिए स्थापित किया। "आप ऐसा नहीं कर सकते हैं, यदि बर्फ सुसंगत नहीं है, " कनाडा के आइस ट्रैक के प्रबंध निदेशक ट्रेसी सेइट्ज कहते हैं, जिसे व्हिसलर स्लाइडिंग सेंटर के रूप में जाना जाता है, जो "दुनिया में सबसे तेज़ बर्फ ट्रैक" का उल्लेख करता है। साल्ट लेक सिटी के तथाकथित "आइस मास्टर्स" में से एक था, विशेषज्ञों ने विश्व स्तर के एथलीटों के लिए आदर्श बर्फ ट्रैक बनाने की चुनौती के साथ काम किया।

आंख से मिलने वाली बर्फ बनाने के लिए और भी बहुत कुछ है। आणविक स्तर पर, ओलंपिक पाठ्यक्रमों की बर्फ और बर्फ वास्तव में एक ही सामान है जो स्नोमैन बनाता है, आपके द्वार को बंद कर देता है और ड्राइववेअर की देखभाल करने वाले अनसुने बायर्स को भेजता है। सभी जमे हुए पानी में एक छत्ते की तरह हेक्सागोनल संरचना में व्यवस्थित अणु होते हैं। लेकिन बर्फ के टुकड़े बोबस्लेय्ड, लूज और कंकाल या स्की स्की कोर्स की चपटी बर्फ के लिए पापुलर स्लाइडिंग ट्रैक्स के ठीक-ठीक आकार के होते हैं और महीनों तक गेम के लिए अग्रणी रहते हैं, जो पानी के इन ठंढा रूपों के गुणों का अनुकूलन करते हैं।

बर्फ की संरचनाओं का अध्ययन करने वाले यूटा विश्वविद्यालय के गणितज्ञ केनेथ गोल्डन कहते हैं, "यह सिर्फ बर्फ का एक टुकड़ा नहीं है जैसा आप आमतौर पर सोचते होंगे, जैसे कि आपके फ्रीज़र में बैठे बर्फ के टुकड़े।" "यह सामान्य रूप से लोगों की तुलना में बहुत अधिक आकर्षक और जटिल पदार्थ होगा।"

2002 के शीतकालीन ओलंपिक खेलों के दौरान पार्क सिटी, यूटा में यूटा ओलंपिक पार्क ट्रैक पर अपना तीसरा रन पूरा करने के बाद शिमेर (सामने), माइक कोहन, डग शार्प और बहादुरमैन डैन स्टील एक पड़ाव पर आ गए। (अमेरिकी सेना के चित्र / विकिमीडिया कॉमन्स)

बर्फ, बर्फ, शायद

किसी भी बर्फ रिंक या ट्रैक के निर्माण के लिए पहला कदम लवण और खनिजों जैसे भंग ठोस को हटाने के लिए पानी को शुद्ध करना है। इस तरह की अशुद्धियाँ बर्फ की नियमित हेक्सागोनल संरचना में फिट नहीं होती हैं जो पानी जमा देता है। वही संपत्ति समुद्री बर्फ में देखी जा सकती है, गोल्डन बताते हैं, जो समुद्र के पानी के नमक को बाहर निकालता है क्योंकि यह जमा देता है, जिससे बर्फ के नीचे अतिरिक्त नमकीन तरल का एक प्लम बनता है। लेकिन एक रिंक या ट्रैक में, अशुद्धियां क्रिस्टल के बीच इकट्ठा होती हैं या सतह पर चमक जाती हैं, जिससे बर्फ में थोड़ी कमजोरियां पैदा होती हैं। जैसा कि सेजिट कहते हैं, "पानी जितना अधिक शुद्ध होता है, बर्फ का स्लैब उतना ही अधिक घना होगा, " जो अधिक सुसंगत सतह में बदल जाता है।

बर्फ की गुणवत्ता और शुद्धता इतनी महत्वपूर्ण है कि एक विशेष स्थिति - आइस मास्टर - इसकी व्यवहार्यता सुनिश्चित करने के लिए बनाई गई है। मूर्तिकारों को भूल जाओ जो जटिल बर्फ की मूर्तियां बनाते हैं; आइस मास्टर्स पृथ्वी पर सबसे प्रभावशाली संरचनाओं में से कुछ में बर्फ को आकार देते हैं। खेलों के पहले साल में कम से कम , वे एक ठोस पाठ्यक्रम या रिंक पर इस पराबैंगनी पानी के सैकड़ों पतले कोट स्प्रे करते हैं, जिसे तेजी से ठंड के लिए एक एम्बेडेड प्रशीतन प्रणाली द्वारा ठंडा किया जाता है। Seitz कहते हैं, बोबस्लेय रन के लिए जमे हुए ट्रैक को बिछाने के लिए गैर-स्टॉप काम के लगभग पांच दिन लगते हैं।

यह प्रक्रिया ठंढी परतों के गठन को रोकती है, जो तब बनती है जब नम हवा बर्फीली सतह पर जम जाती है। फ्रॉस्ट परतें हवा के बुलबुले को बर्फ में फँसा सकती हैं, जो छोटे पॉकमार्क के रूप में अपना काम कर सकती हैं। "हम इसे बर्फ के रूप में [बर्फ] के बारे में नहीं सोचते हैं, लेकिन यह बहुत तरल पदार्थ है, और यह हर समय बढ़ रहा है, " सेइट्ज कहते हैं। "बर्फ में हवा की वे परतें कमजोरियां पैदा करेंगी जो टूट सकती हैं और बर्फ की सतह में विसंगतियां पैदा कर सकती हैं।" एक बोबस्लेय के लिए, एक छोटा सा पॉकमार्क एक स्लेज को उछाल सकता है, जिससे समस्या खत्म हो जाएगी। "एक टक्कर दो धक्कों का निर्माण करती है, तीन धक्कों का निर्माण करती है, और आगे और पीछे, " वे कहते हैं।

अन्य आइस-आधारित खेल जैसे हॉकी, आइस स्केटिंग और कर्लिंग समान रूप से सावधानीपूर्वक लेयरिंग का उपयोग करते हैं। लेकिन प्रत्येक खेल के लिए, आदर्श बर्फ का तापमान और मोटाई अलग होती है। आइस स्केटिंग, उदाहरण के लिए, सबसे मोटी और सबसे गर्म बर्फ को टटोलता है: लगभग दो इंच की सतह को एक बैमी 25 डिग्री फ़ारेनहाइट के आसपास रखा जाता है, जो स्केटर्स को बर्फ में अपने स्केट्स को हुक करने की अनुमति देता है जैसा कि गुरुत्वाकर्षण-अवक्षेपण कूदने और घूमने के लिए आवश्यक है ।

कुछ जादू सिर्फ इंजीनियरिंग में नहीं है - यह बर्फ की प्रकृति में ही है। इसके किनारों पर, बर्फ में पानी के अणुओं को अपने केंद्र के रूप में छत्ते में मजबूती से बंद नहीं किया जाता है, जिससे एक तरल जैसी परत बनती है जिसे प्री-मेल्ट कहा जाता है जो सतह को चिकनाई देता है और बर्फ को इसकी अनूठी फिसलन गुणवत्ता देने के लिए सोचा जाता है। बर्फ के एक छोटे से ज़ुल्फ़ पर लगाए गए एक स्केट या ब्लेड का तीव्र दबाव इसके पिघलने बिंदु को थोड़ा कम कर सकता है, जो संभवतः पानी की उस पतली परत में योगदान देता है। सतह पर एक स्लाइडिंग ब्लेड के घर्षण से थोड़ा पिघलने को भी मिश्रण में तरल जोड़ने के लिए सोचा जाता है।

कुछ आइस मास्टर्स सही सतह को प्राप्त करने के लिए रचनात्मक उपायों की कोशिश करते हैं। बर्फ aficionados में, एक लंबे समय तक चलने वाला मिथक है कि संगीत बर्फ के क्रिस्टलीकरण में मदद कर सकता है। 2014 सोची ओलंपिक के लिए, आइस मास्टर दिमित्री ग्रिगोरिव ने बर्फीले ट्रैक बिछाने के दौरान शास्त्रीय संगीत-विवाल्डी के "फोर सीजन्स" को सटीक रूप से बजाया। उन्होंने कहा, "हम यहां शास्त्रीय खेल रहे थे, ताकि बर्फ सही तरीके से जम जाए, न कि रॉक म्यूजिक, न ही चुप्पी, " उन्होंने एनपीआर से कहा, "मैं इसके बारे में गंभीर हूं, इसे देखो!" (एनपीआर ने इसे देखा। और इस दावे को वापस करने के लिए कोई प्रतिष्ठित विज्ञान नहीं है।)

Seitz ऐसे अंधविश्वासों से प्रभावित नहीं है। "अगर हम कुछ भी करने जा रहे हैं तो हम शायद भारी धातु संगीत को नष्ट कर रहे हैं, " वे कहते हैं- चालक दल के लिए, बर्फ नहीं। वह अपने चालक दल को ट्रैक पर लेटने के काम के घंटों के दौरान "जागते और कड़ी मेहनत" करता रहता है, वे कहते हैं।

रूस के सोची में 2014 के शीतकालीन ओलंपिक के दौरान महिला स्केटिंग फ्री स्केट में प्रदर्शन करने के बाद इटली के कैरोलिना कोस्टनर। (ट्रिब्यून कंटेंट एजेंसी LLC / Alamy)

द मोर यू स्नो

पीएचडी ग्लेशियोलॉजिस्ट के रूप में, सारा कोनराड ने बर्फ के बारे में सोचते हुए अपना उचित समय बिताया है। लेकिन श्वेत सामान के साथ उसका संबंध भी अधिक व्यक्तिगत है: उसने 2006 के शीतकालीन ओलंपिक में बायथलॉन और क्रॉस-कंट्री स्कीइंग स्पर्धाओं में भाग लिया था, जो कि 38 साल की उम्र में इटली के टोरीनो में शीतकालीन खेलों में दो खेलों में क्वालीफाई करने वाली पहली अमेरिकी महिला थी।

आश्चर्यजनक रूप से, बर्फीले खेलों के लिए सबसे धीमी स्थिति वे हैं, जो मनोरंजक स्कीयर सबसे अधिक चाहते हैं: हौसले से गिरे हुए पाउडर।

बर्फ के विपरीत, जो ठंड के पानी से बनता है, बर्फ वातावरण में नमी या पानी के वाष्प के क्रिस्टलीकरण से बनता है, जब यह "हिमांक" के नीचे स्थित होता है या ठंडा होता है। वास्तव में एक क्रिस्टल बनाने के लिए, जल वाष्प को अपने क्रिस्टलीकरण को ट्रिगर करने के लिए धूल के एक बेड़े की तरह कुछ का सामना करना पड़ता है। वास्तव में इन कणों की आवश्यकता क्यों होती है और वे बर्फ बनाने में किस प्रकार सहायता करते हैं, इस पर अभी भी बहस चल रही है, लेकिन उनके बिना बर्फ के क्रिस्टल के लिए -20 डिग्री फ़ारेनहाइट से आश्चर्यजनक रूप से ठंडा होना चाहिए।

एक बार जब यह शुरू हो जाता है, तो क्रिस्टल अन्य सुपरकोलड वाटर वाष्पों को जटिल पैटर्न में ढेर करने के लिए आकर्षित करता है। आम छह "पंखों वाला" स्नोफ्लेक्स, जैसा कि कोनराड उन्हें कहते हैं, जमे हुए पानी के अणुओं की हेक्सागोनल व्यवस्था को खुद गूँजता है। हालांकि भव्य, उन जटिल गुच्छे खेल के लिए इष्टतम नहीं हैं। बर्फ के किनारों को इतना आकर्षक बनाने वाले किनारों और कोणों का मतलब स्की राइडिंग ओवरटॉप के लिए खुरदरापन भी है, और धीमी गति से ओलंपिक के लिए जा रहा है। "यह एक असमान सतह है, सूक्ष्म स्तर पर भी, " कोनराड कहते हैं, जो वर्तमान में व्योमिंग विश्वविद्यालय में सहयोगी परियोजना निदेशक हैं।

लेकिन एक बार जब बर्फ जमीन को छू लेती है, तो बर्फ का आकार बदलने लगता है। हवा और अन्य शारीरिक शक्तियों के प्रभाव के अलावा, बर्फ के टुकड़े समय के साथ धीरे-धीरे आकार लेते हैं, और अधिक कॉम्पैक्ट और गोल हो जाते हैं। कोनराड कहते हैं, "आप इस पंख से, जटिल क्रिस्टल से कुछ ऐसा करते हैं, जो गेंद को उछालने जैसा है।" "यह बहुत तेज़ है, क्योंकि यह कम खुरदरा है।"

कुछ विशेषज्ञ कोर्स बिल्डरों को भी कृत्रिम बर्फ पसंद है - जो, वे कहते हैं, "पुराने बर्फ" उम्र बढ़ने के प्रयास के बिना महसूस होता है - प्राकृतिक झीलों के लिए। इस बर्फ को पानी की महीन धुंध और पाठ्यक्रम में हवा को संपीड़ित करके बनाया जाता है। हवा का विस्तार नमी को ठंडा करता है और पर्याप्त ठंड समय सुनिश्चित करता है, इसे ऊपर रखता है। क्रिस्टलों को छह-पंखों वाले गुच्छे बनाने के लिए आवश्यक परिस्थितियों और समय की कमी होती है, कोनराड कहते हैं कि परिणामस्वरूप आकार पूर्वानुमान योग्य है, जिससे पाठ्यक्रम निर्माण के लिए काम करना आसान हो जाता है। "लेकिन इससे कुछ मज़ा आता है, " कोनराड कहते हैं।

हालांकि, अल्पाइन पाठ्यक्रमों के लिए, यह सुनिश्चित करने में बहुत काम जाता है कि ट्रैक तेज और टिकाऊ है। इंजीनियर अक्सर सतह को गीला कर देते हैं और फिर इसे कसने की अनुमति देते हैं, जिससे एक कसकर पैक किया जाता है, फास्ट कोर्स। लेकिन अगर बर्फ बहुत गीली है, या हवा बहुत गर्म है, तो पाठ्यक्रम जल्दी से कठोर हो जाएगा और अलग हो जाएगा। बर्फ के पाठ्यक्रमों के लिए जिम्मेदार लोग महीनों तक दौड़ में बिताते हैं, जिससे खेलों में लगातार बढ़त होती रहती है - हर कोने और पिच को आकार देने और फिर से आकार देना, एक फर्म, फास्ट कोर्स और बर्फ की चादर के बीच एक सही संतुलन हासिल करने के लिए।

बेशक, कभी-कभी मौसम की मार को सही करना असंभव होता है। यह सोची में 2014 के खेलों में एक मुद्दा था, जहां असामान्य रूप से गर्म परिस्थितियों ने ऊबड़ पाठ्यक्रम और दानेदार, या "शर्करा", बर्फ का नेतृत्व किया। आधे-पाइप के लिए, आधे से अधिक प्रतियोगी क्वालिफाइंग राउंड के दौरान गिर गए। दो बार के ओलंपिक पदक विजेता हन्ना टेटर ने पाइप को "खतरनाक" और "भद्दा" कहा।

क्रॉस कंट्री स्कीइंग के लिए, कोनराड कहते हैं, "गर्म स्थिति ऐसी है जहां आपके मोम और आपकी संरचना असाधारण रूप से महत्वपूर्ण हो जाती है।" मोम के विभिन्न संयोजनों को स्की के बॉटम्स पर लागू किया जाता है - अक्सर शाब्दिक इस्त्री द्वारा-उन्हें बर्फ के ऊपर आसानी से ग्लाइड करने में मदद करने के लिए। और यदि आप गलत मोम का उपयोग करते हैं, तो कोनराड बताते हैं, "आप वास्तव में इसे उड़ा सकते हैं।" टीमें इन फैसलों को संभालने वाले मोम तकनीक पर अत्यधिक मात्रा में धन और समय खर्च करती हैं, दो साल में पाठ्यक्रमों के प्रमुखों को इस घटना की ओर अग्रसर करती हैं, जिससे वे उन स्थितियों की सीमा के बारे में जान सकते हैं, जिनमें वे शामिल हो सकते हैं और प्रत्येक में सबसे अच्छा काम करता है।

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विंटर स्पोर्ट्स सभी पर भरोसा करते हैं - और जमे हुए पानी के अद्वितीय गुणों के लिए धन्यवाद मौजूद हैं। आखिरकार, गोल्डन पॉइंट बताते हैं, आइस स्केटिंग शुरू हुई क्योंकि साधारण तथ्य यह है कि बर्फ एक तरल तालाब के ऊपर तैरती है। व्यापक अर्थ में, उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों पर मौजूद जीवन की विविधता इस तथ्य के कारण है कि बर्फ एक शेल्फ बनाती है जो ऊपर जीवन का समर्थन करती है, और नीचे तरल क्षेत्र की रक्षा करती है। गोल्डन मार्वल के रूप में: "यह सब इस वजह से है कि एक छोटी सी चीज: क्योंकि पानी का ठोस रूप तरल रूप से कम घना है।"

फिर भी कुछ स्थानों पर जलवायु में वृद्धि और बर्फबारी बहुत कम हो गई है, आउटडोर शीतकालीन खेल खतरे में आ गए हैं। सोची में, आयोजकों ने 1, 000 फुटबॉल मैदानों को कवर करने के लिए पर्याप्त बर्फ बनाया, जिसमें कंबल जैसे योग-मैट के साथ ज्वालामुखी ढेर को कवर किया। साल-दर-साल कृत्रिम बर्फ बनाने और बर्फ को संरक्षित करने के लिए तकनीक के साथ, इस प्रकार के सुधार ओलंपिक के लिए आने वाले वर्षों में तेजी से महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

सौभाग्य से, यह PyeongChang में चिंता का विषय नहीं है, जहां फरवरी हवा की ठंड आमतौर पर एकल अंकों में होती है। वास्तव में, तापमान कुछ खेलों के लिए अनुकूलतम परिस्थितियों में भी नीचे गिर सकता है: बोबस्लेड के लिए, सेत्ज़ कहते हैं, 23 डिग्री फ़ारेनहाइट से नीचे के तापमान में, बर्फ अतिरिक्त भंगुर है। क्रॉस-कंट्री स्कीइंग के लिए, कोनराड कहते हैं, "खुश तापमान" लगभग 25 डिग्री फ़ारेनहाइट है; कोई भी ठंडा और बर्फ सूखा और धीमा हो जाता है।

कोनराड सभी शर्तों को पूरा करता है। "एक स्कीयर के नजरिए से, वास्तव में एक 'सर्वश्रेष्ठ' बर्फ नहीं है, जब तक यह वहां है और सभी प्रतियोगियों के लिए तुलनीय है, हम आमतौर पर बहुत खुश होते हैं, " वह कहती हैं।

लेकिन जब तक शीतकालीन खेल हैं, तब तक उन कारकों और स्थितियों में कोई कमी नहीं होगी जो हिमयुग को अपने माध्यम बनाते समय ध्यान में रखते हैं। बर्फ से बात करने के 45 मिनट के बाद, मैंने सेज को जमे हुए पानी पर किसी भी बिदाई के विचारों के लिए कहा। "मैं शायद और हमेशा के लिए जा सकता हूं, " वे कहते हैं।