Ez a blogbejegyzés a phjongcshangi téli olimpián bemutatott kivételes jégminőség titkát tárja fel, részletezve azokat a tudományos elveket, amelyek a mesterséges jégnek a természetes jégtől teljesen eltérő szerkezetet adnak, és elmagyarázva az egyes sportágakhoz szükséges feltételek közötti különbségeket.
Réges-régen, a 2018. február 9. és 25. között Dél-Koreában megrendezett phjongcshangi téli olimpia sikeresen zárult, számos nemzetközi médiaorgánum lelkes kritikái közepette. Az Intel rajrepülési technológiát és 1,218 drónt használt, hogy egy drónos olimpiai zászlót készítsen az égen a megnyitó ünnepségen. A phjongcshangi téli olimpia kabalafigurája, a „Suhorang” világszerte népszerűvé vált, a plüssállatok pedig teljesen elfogytak a hivatalos áruházakban. Továbbá, ez az olimpia nemcsak népszerűsége, hanem rekordjai miatt is kiemelkedő értékeléseket kapott. A 2018-as phjongcshangi téli olimpia során a jégsportokban három új világrekord és 25 új olimpiai rekord született egymás után. Ez a legmagasabb számú új rekord a 2010-es vancouveri téli olimpia óta (2 új világrekord, 21 új olimpiai rekord), meghaladva még a 2014-es szocsi téli olimpiát is (11 új olimpiai rekord). A napi rekordáradat elsődleges oka kétségtelenül a helyszínek kiváló jégminősége volt. A Gangneung Jégarénában és a gyorskorcsolya oválisán edzett brit korcsolyázó, Elise Christie és a japán korcsolyázó, Nao Kodaira is elégedettségüket fejezték ki, mondván: „A jég minősége nagyon jó. Olyan érzés, mintha világrekordok dőlnének meg.” Szóval hogyan is jött létre ez a jég, amelyet oly mindenki dicsér Phjongcshangban?
A jégpályákon lévő jég pontosan az ellenkező irányban képződik, mint a tavakon vagy folyókon természetesen megfagyó jég. Először is meg kell vizsgálnunk az anyagok fázisváltozása és sűrűsége közötti kapcsolatot. A legtöbb anyag esetében, amikor a hőmérséklet csökken, és a halmazállapot folyékonyból szilárd halmazállapotúvá válik, a részecskék közötti távolság csökken, ami növeli a sűrűséget. Amikor azonban a víz folyékonyból szilárd halmazállapotúvá válik, a szabadon mozgó vízmolekulák hatszögletű szerkezetet alkotnak, üres tereket hozva létre. Ez valójában növeli a térfogatot és csökkenti a sűrűséget. Ahogy a jég hőmérséklete emelkedik és újra olvadni kezd, ezen üres terek nagy része az olvadáspontnál kitöltődik. A fennmaradó üres terek csak akkor töltődnek be, amikor a víz hőmérséklete 4°C-ra emelkedik, és a sűrűség 4°C után ismét csökken. Ezért a legtöbb anyaggal ellentétben a víz sűrűsége 4°C-on a legnagyobb.
Amikor a víz lehűl, konvekció történik, amíg az alsó réteg el nem éri a 4°C-ot. Amint az alsó réteg eléri a 4°C-ot, a konvekció megszűnik. Még ha a felszíni víz hőmérséklete ezután 0°C-ra csökken és megfagy, a jég a víz tetején úszik. Ez az elv magyarázza, miért képződik természetes jég a felszíntől lefelé. Ezt az elvet alkalmazva azt látjuk, hogy ahhoz, hogy egy nagyon vastag jégpálya egyszerre egészen a padlóig szilárdan megfagyjon, a beltéri hőmérsékletnek rendkívül alacsonynak kell lennie.
A korcsolyapályák jegét azonban a természettel ellentétben alulról felfelé kell fagyasztani. Először hűtőcsöveket fektetnek le szabályos időközönként a betonpadlóra. Ezután egy etilénglikol nevű hűtőközeget keringtetnek ezeken a csöveken keresztül, hogy a padló hőmérsékletét -15 és -10°C között csökkentsék. Ezután vizet permeteznek a felületre, hogy vékony jégréteget képezzenek. A szennyeződések és a légbuborékok a felszínre emelkednek, ahol egy felületjavítóval lekaparják őket. Ez a folyamat, amely egy vékony réteg fagyasztását, kaparását és újrafagyasztását jelenti, megismétlődik. Miután 1 mm vastag jégréteg alakult ki, fehér festéket visznek fel rá. A versenyszámtól függően kijelölik a rajtvonalakat. Ezután egy vékony jégréteget kell felvinni a festékre, hogy sík, szilárd felületet hozzanak létre. Körülbelül 10 percig tartó, esőhöz hasonló vízpermetezéssel egy körülbelül 0.2 mm vastag vékony jégréteg alakul ki. Bár a szükséges jégvastagság sportáganként változik, általában több száz ismétlésre van szükség ezeknek a vékony jégrétegeknek a felépítéséhez ahhoz, hogy végül elkészüljön egy jégpálya.
A több réteg vékony jég felvitelének az az oka, hogy szilárd jeget hozzanak létre, amely kevésbé hajlamos a repedésre. Például, ha egyszerre 3-4 cm vizet öntenek és fagyasztanak meg, a jeget alkotó vízmolekulák hatszögletű szerkezetet alkotnának. Ezáltal a jég még kisebb ütések esetén is hajlamos a repedésekre, ami azzal a kockázattal jár, hogy az egész pálya szétesik. Ezért elengedhetetlen a jég rétegenkénti képzésének finom folyamata. Ez a módszer lehetővé teszi a tiszta jég létrehozását is, amely mentes a szennyeződésektől és az oxigénbuborékoktól. Ha a jég oxigénkoncentrációja megnő, átlátszatlanná válik, szilárdsága gyengül, és csökken a hővezető képessége, megakadályozva a hideg megfelelő átadását a padlóhűtő csövekből. Ezért kritikus fontosságú az oxigénmentes jég létrehozása.
Miután a jégfelület elkészült, a jég optimális felületi hőmérsékletének, valamint a pályán belüli páratartalomnak és hőmérsékletnek a fenntartása is kiemelkedő fontosságú. A szükséges jégminőség sportáganként – rövidpályás, gyorskorcsolya, műkorcsolya, curling – eltérő, és a jég állapota jelentősen befolyásolja a teljesítményt, minden sportágra szigorú előírások vonatkoznak. Először is, a jég felületi hőmérséklete határozza meg a szilárdságát. A -8.3°C és 5.0°C közötti hőmérsékleten tartott jeget kemény jégnek minősítik. Ez a jégminőség lehetővé teszi a gyorsabb és simább korcsolyázást. Ennek a „keménységnek” a szabványa azonban egy nagyon kényes és igényes feltételt foglal magában: kellően keménynek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a sportolók által a rajtvonalról való elrugaszkodáskor kifejtett erőnek, de nem szabad olyan merevnek lennie, hogy a korcsolyapengék megcsússzanak. Ezzel szemben a körülbelül -4.4°C és 1.7°C közötti hőmérsékleten tartott jeget lágy jégnek tekintik. Míg a puha, hajlékony jégnek az a hátránya, hogy egyenetlen a felülete, a műkorcsolyában a magas ugrások utáni érkezések során képes elnyelni az ütéseket. A korcsolyapengék mélyebbre fúródnak a puha jégbe, mint a keménybe, ami nagyobb súrlódást és légellenállást eredményez, ami lassítja a sebességet.
Másodszor, a pályán belüli páratartalom is befolyásolhatja a korcsolyázók sebességét. A jégsportokban a magas páratartalom dérképződést okoz a jégfelületen, ami egyenetlenségeket okoz. A korcsolyák ezekbe a egyenetlenségekbe akadnak, ami megnehezíti a korcsolyázók számára a sebességük szabályozását. Fordítva, ha a pálya belseje túlságosan száraz, a jég csúszósságát okozó összes nedvesség elpárolog, ami potenciálisan megzavarhatja a versenyt. Ezért kulcsfontosságú a beltéri páratartalom megfelelő szinten tartása. Ennek eléréséhez páramentesítőket szerelnek be a pályába, amelyek elnyelik a párás levegőt és a nedvességet.
Most vizsgáljuk meg az egyes korcsolyaversenyekhez szükséges jégviszonyokat. A rövidpályás versenyek jegének körülbelül 3.5 cm vastag, szilárd felületnek kell lennie, és a hőmérsékletet -5.5°C körül kell tartani. Ha a rövidpályás pályán a jég túl puha, a korcsolyázók pengéi túl mélyen fúródnak a jégbe kanyarodás közben, megakadályozva őket abban, hogy elérjék a teljes sebességüket, és jelentősen növelve az esések kockázatát. Bae Ki-tae, a jégminőségért felelős vezető elmagyarázta: „A rövidpályás versenyek során folyamatosan vizet permeteznek a jégfelület javítására, ami fokozatosan vastagszik. A túl vastag jég hőmérsékletét azonban nehéz szabályozni, ezért kezdetben vékonyra főzzük.” A gyorskorcsolyaversenyek jegének vastagsága körülbelül 2.5 cm és 3.0 cm között van, a hőmérsékletet pedig -9°C és -5°C között kell tartani. A gyorskorcsolyában a jó jég gyors jeget jelent. Elég keménynek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a korcsolyázók ellökődésének erejének, ugyanakkor a felületnek nagyon finomra kell olvadnia, hogy a korcsolyapengék simán siklahassanak. Bár mindkét szakág rekorddöntő verseny, a gyorskorcsolyapályákon a jég keményebb, mivel az egyenes pályák hosszabbak, nagyobb sebességre van szükség, és a verseny során viszonylag kevesebb olyan helyzet adódik, amely sebességszabályozást igényel.
A műkorcsolyapálya jege vastagabb, körülbelül 4.5-5 cm, és -3°C-os hőmérsékleten puhább jeget igényel. Ha a műkorcsolyapályán a jég hőmérséklete túl alacsony, és annyira kemény, hogy a korcsolyapenge nyomása alatt nem olvad el könnyen, repedések keletkezhetnek a jégfelületen, amikor a korcsolyázó erőteljesen ugrik és földet ér. A puha jég elengedhetetlen a műkorcsolyában, mert párnáként kell működnie, hogy elnyelje az ilyen ütéseket.
A curlingpályák jégfelületét „curling pályának” nevezik, és teljesen eltér a korcsolyapályákétól. Míg egy korcsolyapálya jégfelülete általában körülbelül két nap alatt készül el, egy curling pálya megépítése négy-tíz napot vesz igénybe. Ez azért van, mert a jégfelület síksága a curlingben kritikusabb, mint bármely más sportágban. Ezért a jeget rétegekben fagyasztják 4-5 különálló szakaszban. Ezenkívül egy „kavicsozásnak” nevezett folyamatot is elvégeznek, amelynek során apró jégszemcséket, úgynevezett „kavicsokat” szórnak a jégfelületre. Ezek a kavicsok elengedhetetlenek ahhoz, hogy a curlingkövek simán siklanak a jégen, és természetesen befelé vagy kifelé görbüljenek.
A jégminőség fontos változóvá válik a téli olimpiai versenyeken. A 2014-es szocsi téli olimpián a jég rendkívül puha és egyenetlen volt, számos gödörrel, ami gyakori esésekhez vezetett a sportolók körében. Különösen fontos megörökíteni azokat a jeleneteket, amikor olyan élsportolók, mint Hanyu Juzuru műkorcsolyázó és Park Szung-hui rövidpályás gyorskorcsolyázó botladozik a jégen, többször is. A phjongcshangi olimpia tanult a szocsi játékok tanulságából, ahol a hatalmas beruházások ellenére a jégminőségi problémák rossz értékelésekhez vezettek. A teljes folyamat során gondosan ügyelt a jégre – beleértve nemcsak a precíziósan megtervezett jégfelületet, hanem a valós idejű jégállapot-figyelést biztosító fejlett jégkészítő berendezések és a hő minimalizálását szolgáló LED-világítás telepítését is –, a szervezőknek sikerült egy olyan helyszínt létrehozniuk, amely világszerte elismerést vívott ki a sportolók körében. Tekintettel arra, hogy a jég jellemzői meghatározhatják a versenyek eredményét, a jövőbeli téli olimpiákon is fenn kell tartani a jégminőség ilyen magas szintű, szigorú kezelését.
