Niemand dachte, Brian Shimer hätte eine Chance. Mit zwei Monaten und knapp 40 Jahren war der amerikanische Bobfahrer bei den Olympischen Spielen in Salt Lake City 2002 mit vier Winterspielen angereist, aber ohne olympische Medaillen. Als sein Team durch die kurvenreiche Strecke raste und sich die lang erwartete Bronze verdiente, waren alle erstaunt - nicht zuletzt Shimer. "Ich weiß nicht, was uns so schnell den Berg hinuntergebracht hat", sagte er der New York Times . '' Der Strom in der Luft, die Menge winkt und schreit. ''
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Die Unterstützung des Publikums - zusammen mit dem intensiven Training des Teams und den präzisen Wendungen von Shimer - war mit Sicherheit entscheidend. Aber ein unbesungener Held des Wintersports spielte auch eine Hauptrolle beim Triumph des Teams: das Eis.
In einer Sportart, in der nur Hundertstelsekunden zwischen Gewinnern und Verlierern liegen, ist jede reibungsinduzierende Beule oder Rille von Bedeutung. Und das Eis nutzt sich mit der Zeit ab, so dass Shimer und die 17. Startposition seines Teams leicht ein Nachteil gewesen sein könnten. Doch der Schlitten wurde Fünfter und bereitete sich auf die Bronze vor. "Das geht nicht, wenn das Eis nicht konstant ist", sagt Tracy Seitz, Geschäftsführerin der kanadischen Eisbahn, die als Whistler Sliding Center bekannt ist und die "schnellste Eisbahn der Welt" ankündigt. Seitz würde wissen: Er war auch einer der sogenannten „Ice Masters“ von Salt Lake City. Die Experten hatten die Herausforderung, die idealen Eisspuren für Weltklasse-Athleten zu schaffen.
Eis zuzubereiten ist viel mehr, als man denkt. Auf molekularer Ebene sind Schnee und Eis auf olympischen Parcours genau die gleichen Dinge, die Schneemänner machen, Ihre Tür blockieren und ahnungslose Zuschauer in die Einfahrten schicken. Alles gefrorene Wasser besteht aus Molekülen, die in einer hexagonalen Struktur ähnlich einer Wabe angeordnet sind. Der Eisbelag der gewundenen Gleitbahnen für Bob, Rodel und Skelett oder der feste, abgeflachte Schnee einer Skikurs werden jedoch über die Monate vor den Spielen präzise geformt und konditioniert, wodurch die Eigenschaften dieser frostigen Wasserformen optimiert werden.
"Es ist nicht nur ein Stück Eis, wie man es sich normalerweise vorstellt, wie Eiswürfel in der Gefriertruhe", sagt Kenneth Golden, ein Mathematiker an der Universität von Utah, der die Strukturen des Eises untersucht. "Es ist eine viel faszinierendere und komplexere Substanz, als die Leute normalerweise denken würden."
Shimer (vorne), Mike Kohn, Doug Sharp und der Bremser Dan Steele halten an, nachdem sie bei den Olympischen Winterspielen 2002 ihren dritten Lauf auf der Strecke des Utah Olympic Park in Park City, Utah, beendet hatten. (Bilder der US-Armee / Wikimedia Commons) Eis, Eis, vielleicht
Der erste Schritt für den Bau einer Eisbahn oder einer Eisbahn ist die Reinigung des Wassers, um gelöste Feststoffe wie Salze und Mineralien zu entfernen. Solche Verunreinigungen passen nicht in die regelmäßige hexagonale Struktur des Eises, das sich bildet, wenn Wasser gefriert. Dieselbe Eigenschaft kann man auch bei Meereis beobachten, erklärt Golden, bei dem das Salz des Meerwassers beim Gefrieren nicht berücksichtigt wird, wodurch eine zusätzliche salzige Flüssigkeit unter dem Eis entsteht. Auf einer Eisbahn oder einer Rennstrecke sammeln sich Verunreinigungen zwischen den Kristallen oder werden an die Oberfläche geschoben, wodurch leichte Schwächen im Eis entstehen. Wie Seitz sagt: "Je reiner das Wasser ist, desto dichter wäre die Eisplatte", was sich in einer gleichmäßigeren Oberfläche niederschlägt.
Die Qualität und Reinheit des Eises ist so wichtig, dass eine spezielle Position - der Ice Master - geschaffen wurde, um seine Lebensfähigkeit sicherzustellen. Vergessen Sie Bildhauer, die komplizierte Eisskulpturen herstellen. Ice Masters formen Eis zu einigen der beeindruckendsten Bauwerke der Welt. Mindestens ein Jahr vor den Spielen sprühen sie Hunderte von hauchdünnen Schichten dieses Reinstwassers auf eine Betonbahn oder Eisbahn, die durch ein eingebettetes Kühlsystem zum schnellen Einfrieren gekühlt wird. Es dauert rund fünf Tage ohne Unterbrechung, um die gefrorene Strecke für eine Bobbahn zu legen, sagt Seitz.
Dieser Prozess verhindert die Bildung von Frostschichten, die entstehen, wenn feuchte Luft über der Eisoberfläche gefriert. Frostschichten können Luftblasen im Eis einschließen, die sich als winzige Pocken abzeichnen. "Wir denken nicht, dass Eis flüssig ist, aber es ist sehr flüssig und es bewegt sich die ganze Zeit", sagt Seitz. "Diese Luftschichten im Eis werden Schwächen hervorrufen, die ausbrechen und Inkonsistenzen in der Eisoberfläche hervorrufen können." Bei einem Bob kann eine winzige Pockenmarkierung dazu führen, dass ein Schlitten abprallt, was das Problem aufrechterhält. "Eine Beule schafft zwei Beulen schafft drei Beulen und so weiter und so fort", sagt er.
Andere Eissportarten wie Hockey, Eislaufen und Eisstockschießen verwenden eine ähnlich sorgfältige Schichtung. Die ideale Eistemperatur und Eisdicke ist jedoch für jede Sportart unterschiedlich. Eislaufen kündigt zum Beispiel das dickste und wärmste Eis an: Die etwa zwei Zoll große Oberfläche liegt bei milden 25 Grad Fahrenheit, so dass Skater ihre Schlittschuhe in das Eis einhaken können, um ihre Sprünge und Drehungen trotz der Schwerkraft auszuführen .
Ein Teil der Magie liegt nicht nur in der Technik, sondern in der Natur des Eises. An den Rändern sind die Wassermoleküle im Eis nicht so fest in der Wabe verankert wie in der Mitte. Dadurch bildet sich eine flüssigkeitsähnliche Schicht, die als Vorschmelzung bezeichnet wird. Sie schmiert die Oberfläche und soll dem Eis seine einzigartige Rutschfestigkeit verleihen. Der starke Druck eines Schlittschuhs oder einer Klinge auf einen winzigen Eisstreifen kann den Schmelzpunkt leicht senken, was wahrscheinlich zu dieser glatten Wasserschicht beiträgt. Es wird auch angenommen, dass ein leichtes Schmelzen aufgrund der Reibung eines Gleitmessers auf der Oberfläche der Mischung Flüssigkeit hinzufügt.
Einige Ice Master versuchen kreative Maßnahmen zu ergreifen, um die perfekte Oberfläche zu erreichen. Unter Eisliebhabern gibt es einen langjährigen Mythos, dass Musik dazu beitragen kann, dass Eis kristallisiert. Für die Olympischen Spiele 2014 in Sotschi spielte Ice Master Dimitri Grigoriev klassische Musik, genauer gesagt Vivaldis „Four Seasons“, während er die eisige Spur legte. "Wir hatten hier klassisches Spielen, so dass das Eis auf die richtige harte Weise kristallisiert, keine Rockmusik, keine Stille", sagte er zu NPR und fügte hinzu: "Ich meine es ernst, schau nach!" und es gibt keine seriöse Wissenschaft, die diese Behauptung stützt.)
Seitz ist von solchen Aberglauben nicht beeindruckt. "Wenn wir irgendetwas machen, werden wir wahrscheinlich Heavy-Metal-Musik machen", sagt er - für die Crew, nicht für das Eis. Es hält seine Crew während der anstrengenden Stunden der Arbeit, die die Strecke legt, "wach und hart", sagt er.
Carolina Kostner aus Italien führt im Eiskunstlauf der Frauen während der Olympischen Winterspiele 2014 in Sotschi, Russland durch. (Tribune Content Agency LLC / Alamy) Je mehr Sie schneien
Sarah Konrad hat als promovierte Glaziologin viel über Schnee nachgedacht. Ihre Beziehung zu den Weißen ist jedoch auch persönlicher: Bei den Olympischen Winterspielen 2006 in Turin (Italien) nahm sie mit 38 Jahren sowohl an Biathlon- als auch an Langlaufveranstaltungen teil - die erste US-Amerikanerin, die sich bei den Winterspielen in zwei Sportarten qualifiziert hat.
Überraschenderweise sind die langsamsten Bedingungen für Schneesportarten die, nach denen Freizeitskifahrer am meisten suchen: frisch gefallenes Pulver.
Im Gegensatz zu Eis, das sich aus gefrierendem Wasser bildet, entsteht Schnee durch die Kristallisation von Feuchtigkeit oder Wasserdämpfen in der Atmosphäre, wenn es "unterkühlt" oder knapp unter seinem Gefrierpunkt gekühlt wird. Um tatsächlich einen Kristall zu bilden, muss der Wasserdampf auf etwas wie einen Staubfleck treffen, um seine Kristallisation auszulösen. Warum genau diese Partikel benötigt werden und wie sie zur Schneebildung beitragen, wird noch diskutiert, aber ohne sie muss es erstaunlich kalt sein - weit unter -20 Grad Fahrenheit -, damit sich die Eiskristalle von selbst bilden.
Sobald es beginnt, zieht der Kristall andere unterkühlte Wasserdämpfe an, um sich in komplizierten Mustern anzuhäufen. Die gewöhnlichen sechs "geflügelten" Schneeflocken, wie Konrad sie nennt, spiegeln die hexagonale Anordnung der gefrorenen Wassermoleküle wider. Obwohl wunderschön, sind diese komplizierten Flocken nicht optimal für den Sport. Die Kanten und Winkel, die die Schneeflocken so attraktiv machen, bedeuten auch Rauheit für ein Skifahren über der Spitze und Langsamkeit für die Olympioniken. "Es ist eine unebene Oberfläche, auch auf mikroskopischer Ebene", sagt Konrad, der derzeit der stellvertretende Projektleiter an der University of Wyoming ist.
Sobald der Schnee den Boden berührt, beginnt sich die Form der Schneeflocken zu ändern. Abgesehen von den Auswirkungen von Wind und anderen physischen Kräften wandelt sich die Schneeflocke selbst mit der Zeit langsam um und wird kompakter und runder. "Sie wechseln von diesem gefiederten, komplizierten Kristall zu etwas, das eher einem Kugellager gleicht", sagt Konrad. "Das geht viel schneller, weil es weniger Ecken und Kanten hat."
Einige erfahrene Kursbauer bevorzugen sogar Kunstschnee - der sich, wie sie sagen, wie „alter Schnee“ anfühlt, ohne dass man sich anstrengt, zu altern - gegenüber den natürlichen Flocken. Dieser Schnee wird erzeugt, indem ein feiner Wassernebel und Druckluft über die Strecke gesprüht werden. Die Ausdehnung der Luft kühlt die Feuchtigkeit und hält sie in der Höhe, um eine ausreichende Gefrierzeit zu gewährleisten. Den Kristallen fehlen die notwendigen Bedingungen und die Zeit, um komplizierte sechsflügelige Flocken zu bilden, sagt Konrad, so dass die resultierende Form vorhersehbar ist, was die Arbeit für den Kursbau erleichtert. "Aber das macht ein bisschen Spaß", fügt Konrad hinzu.
Bei alpinen Strecken wird jedoch viel Arbeit darauf verwendet, dass die Strecke schnell und dauerhaft ist. Die Ingenieure benetzen die Oberfläche häufig und lassen sie dann wieder einfrieren, wodurch ein dicht gepackter, schneller Kurs entsteht. Aber wenn der Schnee zu nass ist oder die Luft zu warm, wird die Strecke schnell gerissen und fällt auseinander. Die Verantwortlichen für Schneekurse kümmern sich monatelang um die Abfahrten vor den Spielen. Sie formen und formen ständig jede Kurve und Neigung neu, um ein perfektes Gleichgewicht zwischen einer festen, schnellen Strecke und einer Eisfläche zu erreichen.
Natürlich ist es manchmal unmöglich, die Launen des Wetters zu korrigieren. Dies war ein Problem bei den Spielen 2014 in Sotschi, bei denen ungewöhnlich warme Bedingungen zu holprigen Strecken und körnigem oder „zuckerhaltigem“ Schnee führten. Bei der Halfpipe fiel mehr als die Hälfte der Teilnehmer in den Qualifikationsrunden aus. Die zweimalige Olympiamedaillengewinnerin Hannah Teter nannte die Pfeife "gefährlich" und "beschissen".
"Bei wärmeren Bedingungen werden Ihre Wachse und Ihre Struktur außerordentlich wichtig", sagt Konrad. Verschiedene Wachskombinationen werden - oftmals durch buchstäbliches Bügeln - auf den Boden der Ski aufgetragen, damit sie leicht auf dem Schnee gleiten können. Und wenn Sie das falsche Wachs verwenden, erklärt Konrad, "können Sie es wirklich blasen." Die Teams investieren unglaublich viel Geld und Zeit in die Wachs-Techniker, die diese Entscheidungen treffen. Die Techniker besuchen in den zwei Jahren vor der Veranstaltung die Kurse, um herauszufinden, welchen Bedingungen sie begegnen können und was jeweils am besten funktioniert.
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Die Wintersportarten sind alle auf die einzigartigen Eigenschaften von gefrorenem Wasser angewiesen und existieren dank dieser Eigenschaften. Golden weist darauf hin, dass das Eislaufen schon deshalb begann, weil Eis auf einem flüssigen Teich schwimmt. Im weiteren Sinne ist die Vielfalt des Lebens am Nord- und Südpol darauf zurückzuführen, dass das Eis ein Regal bildet, das das Leben oben stützt und das darunter liegende flüssige Reich schützt. Als goldene Wunder: "Es ist alles wegen dieser einen kleinen Sache: weil die feste Form des Wassers weniger dicht als die flüssige Form ist."
Da sich das Klima erwärmt und der Schneefall an einigen Orten immer seltener wird, ist der Wintersport im Freien in Gefahr. In Sotschi stellten die Organisatoren genug Schnee her, um 1.000 Fußballfelder zu bedecken, und bedeckten die voluminösen Haufen mit isolierten Yogamatten wie Decken. Neben technischen Maßnahmen zur Herstellung von Kunstschnee und zum Erhalt des Schnees von Jahr zu Jahr könnten derartige Korrekturen für die Olympischen Spiele in den kommenden Jahren immer wichtiger werden.
Glücklicherweise ist das nicht die Sorge in PyeongChang, wo die Windkälte im Februar üblicherweise im einstelligen Bereich schwebt. Tatsächlich könnten die Temperaturen für einige Sportarten sogar unter die optimalen Bedingungen fallen: Für Bobfahrer, so Seitz, ist das Eis bei Temperaturen deutlich unter 23 Grad Fahrenheit besonders spröde. Für Langläufer, sagt Konrad, liegt die "Wohlfühltemperatur" bei 25 Grad Fahrenheit; kälter und schnee wird trocken und langsam.
Konrad nimmt alle Bedingungen in Kauf. "Aus Sicht der Skifahrer gibt es wirklich keinen 'besten' Schnee. Solange er da ist und für alle Wettbewerber vergleichbar ist, sind wir normalerweise ziemlich glücklich", sagt sie.
Aber solange es Winterspiele gibt, wird es keinen Mangel an Faktoren und Bedingungen geben, die akribische Eismeister bei der Herstellung ihres Mediums berücksichtigen. Nachdem ich 45 Minuten Eis geredet hatte, fragte ich Seitz nach irgendwelchen Abschiedsgedanken über gefrorenes Wasser. "Ich könnte wahrscheinlich für immer weitermachen", sagt er.
