水結冰的幾個有趣現象

沸水立馬變雪花

有誰見過沸水立馬結冰的景象？竟有研究者在零下34℃的天氣里，把還在沸騰的水潑出去，你能想像那是怎樣的一番景象嗎？

如果把一杯4℃左右的水潑出去，水滴安靜地在空中飛過一個弧線，落地時傳來水滴砸地的聲音，若用手在水滴落地的地方接一下，會感覺較小的水滴已經結成了冰粒，較大的水滴外面結冰了，內部還是液體的。

而沸水潑出去則是另一番壯觀的景象，只聽一陣爆裂聲，沸水在空中消失了，化成了一團雲霧，繼而變成大小不同的片片雪花落下來。

有人用攝像機專程跟蹤過這個過程，沸水在潑出去的時候，水滴表面會馬上出現冰晶，但水滴內部卻還是沸騰的，內部的沸騰氣泡則會把外層冰晶爆開，從而水滴被炸成了許多細密的小水滴，細密的小水滴也會重複上述外層結冰，繼而爆開的過程，於是一杯沸水很快就炸成了一團由非常細密的冰晶組成的雲霧，雲霧中的冰晶很多會聚在一起，形成大小不一的雪花飄蕩下來。

雪花猶如磨盤大

我們形容雪花較大時，往往用「鵝毛大雪」這個詞；其實根據一些記載，有些地區下的雪應該用「碗盤大雪」來形容，一片雪花直徑5厘米以上；而吉尼斯世界紀錄上則是「磨盤大雪」！雪花直徑達38厘米！

雪花竟然會有這麼大？也許我們一生中都不會見到這麼大的雪花，不過在沿海地區的冬天見過巨大雪花的人還是很多的。據他們描述，巨大的雪花從天而降的時候，那景象就像是天空飄下一個個碟子或盤子，盤子搖搖擺擺，卻不會翻轉過來，剛一落地就融化了。雪花在下降過程中，受空氣阻力和重力作用，四周在氣流流動下會上翹，中央部位則有些向下凹，還真的像是個盤子。

讓人想不到的是巨型雪花下落的速度竟然比普通的小雪花要大，是小雪花落地速度的兩倍左右。這可能是因為巨型雪花形成的雲層要比普通雪花高；另外，巨型雪花四周上翹，相對來說減小了下落時的阻力；還有，在小雪花受風的影響打旋飛舞的時候，巨型雪花受風的影響不大。

為什麼會有這麼大的雪花形成？科學家認為，巨型雪花形成的地區一般是沿海溫暖濕潤的地區，即使在冬天，溫度也不是很低，往往地面溫度還會高於0℃，只是高空溫度稍低於0℃，這有利於水分子們逐個拼接在一起形成雪花。而且巨型雪花形成時，還有較溫暖的氣流上升，把水汽送往5千米的高空。根據下落的速度推算，巨型雪花正是來自大約5千米高的高空。對於巨型雪花的形成，科學家還沒有完全弄清楚，也許將來，每個能夠降雪的溫寒帶地區，都可以看到人工降下的磨盤大的雪花。

冰用小籠子藏嬌

水結成冰體積會增大，不是水分子牽手不夠緊密，而是水分子排列成了規則的六角形小籠子，這小籠子是很佔據空間的。然而正是這小籠子，引來了一種獨特的冰。

在海底和極地地區，科學家早就發現了一種看上去與一般的冰沒有什麼區別的冰，但這種冰卻能夠劇烈燃燒，可以作為燃料！因此它被叫做「可燃冰」。經研究，可燃冰就是甲烷等天然氣分子鑽到了冰的小籠子里形成的一種水合物。在那高壓低溫的環境里，冰用自己的小籠子保護著甲烷等分子。當溫度適宜，或壓力不是很大的時候，冰還會打開籠子的門，讓甲烷自由跑出來。據說海洋中的一些危險地帶就是因為海底的可燃冰時常釋放小籠子內的甲烷等氣體，氣體在上升過程中會形成氣液混合物，其密度比周圍的水流小得多，行經船隻遇到這種海域，就會突然下陷，好像是被急流漩渦吞噬。

藏在小籠子內的甲烷遇到火，也會燃燒起來，因此導致冰也變成了好像可以燃燒的了。目前科學家正研究如何用冰的小籠子藏點別的好東西。

冰塊翹起「蘭花指」

冰箱一般都配有用於冷凍冰塊的冰格子，平時把水倒進冰格子內，放進冷凍室，就可以製造冰塊了。但這過程中，有一種現象經常出現，卻很令人困惑：在冰格子內凍好的冰塊經常會斜向上翹起一根「手指」！真是想不通，本來水是向下流的，向下流的水結成冰後，如果冰塊下面伸出一根手指，還容易理解，怎麼說也不該向上翹起一根冰手指啊。

最終還是感興趣的人通過一玻璃門的冰箱，認真觀察了一下冰格子內水結冰的狀況，才算明白這其中的奧妙。原來冰格子雖然有一定的彈性，但畢竟彈性有限，局限在裡面的水在結冰時，也會相互擁擠。但是由於冰箱內的水是從表面開始結冰的，冰塊中央往往會有一團水受到周圍的擠壓，尋找出路擠出去，但是它向下、向前後左右都是沒有出路的，因為冰格子的格子底和側面都封住了，於是這團水只能向上尋找出路，最終在周圍冰塊的擠壓下，從冰塊的上表面擠了出來。擠出來的水遇到冰箱內的低溫環境，也很快結冰，形成一根上翹的手指。後續的還會有水從冰塊中央擠出來，於是這根上翹的手指也就越來越長，形成了一根修長的「蘭花指」。

海冰下有冰墩

南極或北極的海冰貼近水的那一面是異常凹凸不平的，有很多冰墩（短的圓木樁形狀的冰）向下伸出，冰墩的直徑從幾厘米到60厘米，有的冰墩上還會有尖尖的冰手指伸出來，這冰手指與平時屋檐下懸垂的冰凌是一樣的。

科學家對於冰層下這樣壯觀的景象很是驚訝，為什麼會有這些冰墩在冰層的下面？原來，海洋是流動的，很難形成浮冰，一般情況先是在大陸沿岸形成較厚的浮冰，這些浮冰遠離岸邊的部分很容易被水流沖刷而脫離，並相互摩擦形成一個個圓餅或扁圓柱的形狀，隨著溫度的繼續降低，以及極地的降雪，許多冰墩被凍結在一起，隨後又被冰雪覆蓋，於是就形成了冰層下面的一個個冰墩。

至於冰手指在海洋中形成的過程比較複雜。我們知道屋檐下的懸冰是融化的雪水在流淌的過程中，因熱量的散發，重新冷凍起來形成的。海洋中冰冷的海水溫度一般是在零下，因此可以把冰冷的海水看作冰冷的空氣，上層的冰層在陽光的照射下，融化的冰水順著冰墩向下流淌，在流淌過程中，受海水的冷卻，於是逐漸又凍結起來，形成了類似屋檐下的懸垂的冰凌。

這些都是水在特殊條件結冰時，出現的有趣現象，仔細觀察周圍的自然界，還會發現更多有關水結冰的有趣現象呢。

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