Кёрлинг: скользкий спорт

Почему самый старый из зимних видов спорта — еще и самый непонятый наукой

21 февраля 2026 года в итальянской Кортине-д’Ампеццо прошел финал мужского олимпийского турнира по керлингу. В матче играли бронзовые и серебряные призеры прошлых Олимпийских игр сборная Канады и выступающая под флагом Соединенного королевства сборная Шотландии. И если среди канадцев было несколько олимпийских чемпионов, то для Великобритании это был шанс выиграть Олимпиаду впервые с 1924 года.

Шотландцы доминировали в мировом керлинге последние годы, выиграли все возможные турниры — кроме Олимпиады. Для скипа команды Брюса Моуэта лично это была еще и возможность отыграться не только за пекинский финал, но и за неудачное завершение турнира смешанных пар уже в Италии, где главные фавориты, британцы, остались в итоге только четвертыми. Финал, по сути, решил один бросок, который Моуэт выполнил в предпоследнем энде.

Открытый бросок с понятной целью, траектория для камня свободна, никаких преграждающих защитных камней. Только камень и лед. Но камень в итоге остановился на пару сантиметров в стороне от цели. Почему так получилось? Моуэту не хватило мастерства? Подвели нервы? Или дело в конкретном камне на конкретном льду? Кёрлинг, казалось бы, регламентирован достаточно строго, чтобы не оставлять места случайности при открытых бросках. Это задача буквально — на физику.

Вот только физика говорит, что аналитически предсказать скольжение камня в керлинге пока невозможно. Более того, ученые даже не уверены в том, почему именно камни двигаются после броска по дуге.

Наука спортивной драмы

Любую игру можно разложить на две составляющие: поиск плана — теоретического или эмпирического идеала — и реализация этого идеального плана на практике. Спортивные драмы к теоретическим выкладкам, конечно, почти никогда не сводятся и лежат в практической плоскости, зато этот опыт можно отрефлексировать и тщательно проанализировать, и вполне вероятно, что научное открытие приведет к революции в спорте.

Поэтому каждый спортсмен и сам немного ученый-экспериментатор. А керлингисты особенно. Каждый бросок — эксперимент. И спортивная практика для скипа и его команды — не только чистые ощущения, но часто и довольно точные измерения: выверенная точка прицеливания, строго измеренная с помощью обязательного секундомера скорость. Конечно, выполняя бросок, керлингист опирается не столько на измерения, сколько на мышечную память и игровой опыт, и подстраивается под условия на конкретной дорожке и свое состояние. Тем не менее мыслит их он в структуре, очень похожей на схему доказательного лабораторного исследования. Пробные броски для оценки параметров льда, поиск оптимальных траекторий, строгая терминология.

Керлингист может четко сформулировать, чем один лед отличается от другого, как ведет себя при скольжении каждый камень и какой именно бросок он планирует выполнить в данной игровой ситуации. Например, к концу Олимпиады спортсмены хорошо знали, что игровой лед в Кортине д’Ампеццо слишком плоский, и камни часто недоваливают, то есть их траектории закругляются меньше, чем в других залах при тех же вводных.

Так бросок в финале олимпийского турнира становится experimentum crucis. Что же произошло в предпоследнем броске предпоследнего энда? Британцы вели в матче в один камень, и в девятом надо было не проиграть больше одного-двух камней. Лучшее решение для Моуэта на этот бросок — поставить фриз немного правее центральной линии, то есть прижать свой камень вплотную к камню соперника с той же стороны, где уже есть защитный камень. Траектория для броска свободна, никаких преград на ней нет.

Если бы все прошло как задумывалось, то британский камень невозможно было бы выбить из дома, оставив в нем только канадские. Все сводилось к расчету траектории и выполнению конкретного броска. Если бы он получился, то матч можно было бы уверенно довести до победы, если нет — то шансы на золотые медали резко падали.

В итоге камень драматично остановился на пару сантиметров раньше, чем надо было, и немного недовалил. Следующим броском капитан канадцев выбил его, сделав счет в девятом энде 3:0, а в десятом канадцы спокойно довели матч до победы.

Можно ли объяснить неудачу с точки зрения науки? Могло бы знание физических основ керлинга как-то помочь? Что должен был сделать Брюс, чтобы избежать этой ошибки? Сильнее вращать камень, выбрать другую траекторию или скорость. Или на помощь должны были прийти партнеры и интенсивнее тереть лед? Или необходимо было сделать поправку на изменившийся после предыдущих бросков лед?

Вопросы техники

Теоретики присматриваются к керлингу уже больше века. Обычно отсчет ведут от работы Эртла Харрингтона того же 1924 года, в котором сборная Великобритании выиграла свой олимпийский турнир. Предыдущая волна публикаций началась в 2022-м после Игр в Пекине, новых статей мы наверняка дождемся к концу 2026 года. Сейчас на столе — три возможных механизма смещения вращающегося камня в поперечном направлении, несколько подходов, объясняющих, почему и как работает натирание льда щетками, и несколько формальных описаний для кинематики камня. Определенности пока мало.

Вводные такие: общая длина дорожки примерно 45 м, в свободном скольжении по льду камень находится около 28 м, стандартная масса гранитного полированного камня примерно 19 кг (но возможен небольшой разброс, камни немного разные, но должны быть максимально идентичными внутри одного комплекта). Золотой стандарт — гранит с шотландского острова Эйлса-Крейг, именно из такого олимпийские снаряды. Радиус камня 14,5 см, на его нижней поверхности есть выемка, то есть эффективная область контакта полированного гранита со льдом — кольцо с внутренним радиусом 6 см и шириной около 6 мм.

Общие наблюдения разной степени тривиальности, которые подлежат исследованию, примерно следующие. Если закрутить камень по часовой стрелке, он будет отклоняться от начального направления вправо, если против — влево. Обязательное условие (тоже эмпирика, пока никакой теории): лед перед началом игры обязательно опрыскивать водой, чтобы по всей его поверхности появились пебблы — небольшие ледяные пупырышки. Именно за счет них камень и двигается не по прямой, а заворачивает. Не будет пебблов — не будет дуги. Или будет, но очень-очень длинная, почти прямая. Керлинг придумали не просто на замерзших озерах, а на замерзших озерах после дождя.

Типичное время движения камня до полной остановки — около 30 секунд, а значит он идет со скоростью 2–3 м в секунду при постановочных бросках, и около 4 м в секунду при выбивающих. До полной остановки камень (не считая совсем вычурных бросков) совершает 1–5 полных оборотов. В результате суммарное поперечное смещение относительно начального направления получается от полуметра до полутора метров (суммарная ширина дорожки примерно 4,5 м).

При этом чем медленнее двигается камень, тем больше он отклоняется. То есть основная часть свала — в финальной части траектории, непосредственно перед остановкой. При этом от начальной скорости вращения камня форма траектории зависит удивительно слабо.

После того как керлингист, выполняющий бросок, выпустил камень, его партнеры (а в конце траектории и соперники) могут, не касаясь камня, натирать щетками лед перед льдом. Это дает возможность внести в траекторию небольшие корректировки.

Игровой опыт сводится к тому, что на траекторию камня влияют свойства льда (количество пебблов, температура), поступательная (в большей степени) и вращательная (в меньшей) скорость камня и интенсивность и направление свипинга, то есть натирания льда.

Лед и камень

Физика зимней Олимпиады — вообще загадочная вещь. Природа скользкости льда и снега до сих пор провоцирует споры. Конькобежный спорт и лыжи — это подбор мазей, формы полозьев, структуры и геометрии скользящих поверхностей, кроя костюмов и так далее. Знаний и, соответственно, технологий за последние десятилетия стало на порядок больше. Значительная часть из них все еще сугубо эмпирическая, но есть и много вполне серьезных моделей. Керлинг как будто проще с точки зрения технологий, но самый непонятный.

Во-первых, почему лед вообще скользкий, физики все еще понимают не до конца. В повседневном разговоре принято вспоминать теорию о приповерхностном плавлении льда из-за трения, из-за чего образуется тонкая пленка воды, которая служит смазкой. Однако сейчас этот механизм рассматривают уже скорее как вспомогательный — потому что для него нужно, чтобы по довольно горячему льду быстро скользили массивные объекты.

Современный консенсус такой: основных факторов, влияющих на скользкость льда, два — поверхностная диффузия и деформация; вклад плавления минимален, если речь про умеренные массы и скорости. Диффузия — активационный эффект аррениусовского типа, который с падением температуры ослабляется. То есть чем холоднее, тем меньше подвижность молекул в поверхностном слое, тем меньше скользит. Со вкладом деформации — и упругой, и пластической — зависимость обратная: чем больше на льду выемок, продавливаний, борозд и порожков, тем хуже он скользит. Эффект деформации тем сильнее, чем теплее лед.

Вместе эти противонаправленные по температуре эффекты говорят нам, что самый скользкий лед — при температуре около –7 градусов Цельсия. В разных видах спорта лед из-за этого разной температуры. Там, где важнее скорость, например в конькобежном спорте или шорт-треке, лед близок к минимуму трения и –7 градусам. В фигурном катании, где важнее контроль движения, лед довольно теплый, около –4 градусов, а, например, в бобслее может достигать и –2, при которых тяжелый боб на огромной скорости протапливает его сам, за счет трения.

Температура льда для керлинга — от –6 до –4 градусов. Точно понятно, что он не самый скользкий, точно деформируется, точно царапается, при определенных условиях может и подтаивать, но при этом достаточно твердый, чтобы топография поверхности практически не менялась под 20-килограммовым камнем.

Вращение и асимметрия

Очевидная аналогия для вращающегося камня — крученые удары в теннисе или футболе. Их природа изучена давно и подробно. Конечно, и в их аэродинамике есть свои тонкости, например наклболы или планирующие подачи в волейболе, но почему крученый мяч летит по дуге, понятно довольно хорошо. Еще в середине XIX века немецкий физик Генрих Магнус описал, как разница в скоростях обтекающего мяч воздуха с правой и левой сторон приводит (по закону Бернулли) к разнице давлений, и та поворачивает траекторию полета.

Того же ожидаешь и от закрученных на льду камней: похожее вращение, подобные траектории. Но трение скольжения совсем не похоже на вязкое трение летящего мяча. Интуиция подсказывает, что вращение приводит к асимметрии трения. Но из-за чего? Ученые до сих пор не определились.

В качестве возможных вариантов ученые предлагают передне-заднюю асимметрию скольжения и лево-правую. В обоих сценариях важно то, что за очень короткий промежуток времени два разных участка камня проезжают по одному и тому же участку льда, у которого за это время успевают поменяться свойства.

Чаще называют механизмы, в которых вращение — следствие асимметрии между левой и правой стороной камня, как и в случае эффекта Магнуса. То есть у камня есть «медленная» и «быстрая» стороны. Однако сравнение с численными моделями однозначного ответа не дает.

Основная сложность в том, что, в отличие от вязкого трения в воздухе, трение скольжения по однородной поверхности по закону Амонтона—Кулона не должно приводить к появлению боковой силы. Это принципиальный момент, который заставляет придумывать в этой модели дополнительные элементы, которые будут приводить.

Это возможно, но всегда вынуждает прибегать к дополнительным условиям: например, некоторые ученые объясняют смещение камня вбок право-левой асимметрией, но с налипанием отдельных частичек песка или осколков льда.

Все немного легче во втором сценарии, с передне-задней асимметрией, которая к тому же чуть нагляднее с точки зрения геометрической интуиции.

Камень, проезжая по определенному участку льда, что-то с ним делает своим передним краем, скажем разогревает, подтапливает, деформирует, царапает, шлифует, из-за чего задняя часть камня, проезжая по тому же самому месту, уже трется об него иначе. И даже минимальных отличий может хватить, чтобы возникла асимметрия, а это провоцирует боковую силу.

В отличие от право-левой асимметрии, на феноменологическом уровне с боковым смещением при передне-задней асимметрии проблем нет. Вопрос в том, откуда именно эти различия берутся.

Сначала в качестве возможных причин асимметрии ученые называли и деформацию льда, и размазывание по камню воды (талого льда), и разное давление с разных сторон камня, но никаких разумных механизмов, как и количественных подтверждений, у этих гипотез не было. Сейчас большинство ученых сходятся на том, что виноваты в этой асимметрии точно пебблы. Остальные факторы могут вносить свой вклад, но либо не решающий, либо не равномерно распределенный по поверхности, а точечно сконцентрированный именно на бугорках.

И все отличия моделей касаются того, что именно с пебблами под скользящим камнем происходит. Это могут быть засечки, царапины, микротрещины, подтачивание и подплавление верхушек, мелкие осколки льда.

Все их трещинки

Пебблы, замерзшие на поверхности льда капельки — небольшие пупырышки на плоской поверхности диаметром 2–6 мм и высотой 0,4–2 мм. Важно, что после замерзания капель лед обрабатывают, срезая у пебблов верхушки, выравнивая их по высоте.

Большинство наблюдений скорее не подтверждает образование на льду крупных трещин и микроосколков льда, и численное моделирование эти гипотезы скорее не подтверждают. Эффект от них может иметь место — но не системный и не очень воспроизводимый. Совсем, впрочем, отбрасывать эту модель пока явно рано, потому что определенные свидетельства повреждений льда на микрофотографиях есть.

Что известно наверняка — то, что коэффициент трения после контакта с камнем увеличивается, и связано с изменением формы поверхности пебблов. При соприкосновении с гранитной поверхностью камня ледяные бугорки во-первых, стачиваются, во-вторых, шлифуются, в-третьих, подтаивают. Одновременно с этим на них появляются небольшие царапины и трещины.

Насчет того, какой из факторов вносит основной вклад, мнения разные, но судя по всему, именно в этот момент и появляется поперечное смещение камня: передняя часть камня проезжает по более колючим и остроугольным бугоркам, чем задняя. При этом каждый следующий проезд обеспечивает все меньшую разницу между передним и задним краем, и лед, по которому проехал камень, отличается от свежеподготовленного. Та же траектория становится все более и более прямой, и при следующем броске необходимо делать на это поправку.

Осознание важности отдельных пебблов помогает немного иначе взглянуть и на механизм передачи момента вращения камня. Если трение скольжения рассматривать не как однородно распределенное по поверхности, а как дискретное явление, то вращение камня на отдельных ледяных бугорках становится похоже на вращение на зубцах шестеренок. Такой формализм позволяет объяснить, как именно асимметрия трения приводит к закруглению траектории камня.

Еще одна группа моделей, связанных с изменением состояния пебблов, — гипотеза направляющих царапин. Ученые заметили, что после проезда передней части камня на пебблах остается сетка из микроцарапин, которые направляют заднюю, работая как микроколеи.

Кроме того, важно не забыть еще об одном эффекте. Лед, по которому проехал камень, будет отличаться от свежеподготовленного. Поэтому при выборе этой же траектории при следующем броске необходимо делать поправку.

Сами ученые отмечают, что рекомендательной силы и практической пользы для спортсменов в этих их исследованиях практически нет. Единственное, что бы мог в альтернативной реальности исправить Брюс Моуэт, опираясь на знания о скольжении камней по льду, это сделать большую поправку на изменяющиеся условия льда. Лед обновляют в середине матча, и наезженные траектории сглаживаются. Но для олимпийского спортсмена это базовые вещи.

Заметая ошибки

Есть, однако, игровой элемент, в который можно было бы внести более эффективные поправки. Этот свипинг, натирание щетками льда перед скользящим камнем, которое позволяет вносить корректировки в траекторию камня.

Свипинг — самая эмоциональная и зрелищная составляющая керлинга. Крики, остервенелость движений и красные лица спортсменов на крупных планах не дают усомниться в том, что тереть приходится крайне интенсивно. И это точно дает эффект — в этом нет сомнений ни у спортсменов, ни у ученых.

Почему и как работает свипинг? Здесь надо сказать, что исторически механизм менялся, потому что менялись щетки. Пока керлинг оставался игрой выходного дня на ближайшем замерзшем пруду, щетками расчищали траекторию от снега, земли и кусочков льда.

Когда керлинг стал серьезным спортом и переехал в зал, требования ко льду и щеткам изменились, но щетки долго оставались с щетиной. Прутья или волоски этой щетины при особенно рьяном натирании льда оставляли на нем мелкие царапины, которые куда эффективнее направляли камень, чем гипотетические засечки после проезда камня со шлифованной поверхностью.

Однако с 2016 года такие щетки запрещены регламентом. Многие керлингисты продолжают использовать технику направленного натирания, но как будто по привычке. Такой свипинг проводят непосредственно перед камнем по его траектории. Другой, более распространенный сейчас тип свипинга — со смещением, то есть перед камнем, но либо с правой, либо с левой стороны от него. Считается, что натирание льда с внутренней стороны траектории выпрямляет ее, а с внешней, наоборот, закругляет, как бы отталкивая камень от зоны свипинга.

В механизме действия свипинга ученые тоже пока не разобрались до конца. Гипотезы микроцарапин и шлифовки пебблов здесь тоже актуальны. Некоторые ученые предполагают даже, что если тереть лед щеткой, это буквально меняет наклон льда, увеличивая влияние силы тяжести и сталкивая камень в небольшое углубление. Это гипотеза, впрочем, — лишь версия. Точно известно, что свипинг повышает температуру льда — в среднем примерно на 0,6 градуса. Эта гипотеза впрочем может влиять и на микротопографию поверхности, и на коэффициент трения.

Самые свежие рекомендации ученых — использовать для контроля асимметричный свипинг, то есть с участием двух спортсменов, один из которых трет с «медленной» стороны камня, а другой — с «быстрой». Если балансировать интенсивность, то можно немного распрямлять или сворачивать траекторию.

Наука вращения

Могла ли физика помочь Брюсу Моуэту? Отчасти да, но точно не лучше, чем он сам и другие спортсмены.

Возможно, изучив микрофотографии пебблов, ученые объяснили бы, почему камень недовалил, почему вообще на льду в этом зале траектории камней прямее обычного и как именно изменились параметры скольжения на выбранном участке льда к девятому энду. Скорее всего, могли бы дать рекомендации свиперам. Но Брюс точно знал все это и сам.

У Моуэта еще будет его шанс на медаль. Спортивная карьера в керлинге долгая — в конце концов самый известный и титулованный керлингист современности Никлас Эдин выиграл Олимпийские игры только с третьей попытки, до этого у него было одно третье и одно второе место.

После Олимпиады в Италии точно пойдет новая волна научных исследований скользящих по льду камней. Вполне возможно, они в итоге приведут к появлению новых подходов к технике бросков, или подготовке льда, или, возможно, свипинга. Прогресс в понимании явно есть. Но совсем, впрочем, не факт, что теоретическое понимание керлинга сделает игру лучше. А когда и если физики наконец разберутся, почему и как камни смещаются на льду после дождя, возможно, станет и не так интересно играть.

С другой стороны, если научные данные объединить со спортивной интуицией, это может привести к появлению новых решений. Спортивное мастерство, конечно, ключевой фактор, но если совместить его с глубоким пониманием теории, возможно, станет больше таких волшебных бросков, как уникальный спиннер с аномально закрученной траекторией, который тот же Эдин исполнил в 2023 году.