冬日绝景:鹅卵石为什么会“悬浮”在冰面上?

4周前 (11-16 20:59)阅读1回复0
猪脚
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在冬日的贝加尔湖上,人们能够看到一种有趣的稀有风光:在冻结的湖面上,一些扁平的鹅卵石稳稳地立在藐小的冰柱之上,似乎是用了什么悬浮之术。

(图片来源: Olga Zima)

那种现象常被称为“禅石”(Zen stone),因为它让人联想到了日式天井中摆放的粉饰石块。它在天然界其实不常见,次要的看察笔录都来自俄罗斯的贝加尔湖。“禅石”需要长时间冷冷与枯燥的情况来构成,并且要求冻结的冰面上没有积雪笼盖。

比来才发现,往年有一篇论文已经详尽地阐了然那种神异现象呈现的原因。在过往,人们曾有揣测,说可能是石头被阳光照射后形成了四周冰面的熔化,但那项研究确定了事实并不是如斯。 那其实是一个地道由冰的升华形成的现象,石头的存在影响了冰面升华的速度。

(图片来源: A. Yantarev)

在适宜的前提下,冰能够间接从固态升华酿成水蒸气,那个过程需要从外界吸收热量。让冰面升华的次要能量来源是阳光,而冰面上存在的石头会像伞一样遮挡太阳的辐射,使石头下方的冰升华变慢。四周的冰面跟着升华降低,石头正下方升华受阻的部门就会凸显出来,酿成一条冰柱。

研究者用冻干机停止尝试,再现了那个过程。和湖面的情状类似,冻干机中的冰块在低温、低压的情况下,吸收热辐射逐步升华。为让尝试前提更可控,他们用金属圆片替代了鹅卵石。

下面的动图是28小时延时拍摄的尝试成果,圆片的下方构成了与禅石类似的冰柱。冰柱越来越细,最末会变得无法支持上方的金属片。

除了纤细的冰柱之外,“禅石”还有一个特征,就是石头正下方的冰面最末会变得比四周更低一点,构成一个大小与石头类似的凹陷。

(图片来源: Stas Tolstnev)

论文做者指出,那是因为被太阳晒热的石头也会释放热辐射,那部门辐射固然比阳光的能量少良多,但仍然会在部分影响冰升华的速度。

固然没有什么适用价值,但能确定一种天然现象的原因觉得实的很高兴~

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