|
在冬日的贝加尔湖上，人们可以看到一种有趣的稀有景色：在冻结的湖面上，一些扁平的鹅卵石稳稳地立在细小的冰柱之上，仿佛是用了什么悬浮之术。
（图片来源：Olga Zima） 这种现象常被称为“禅石”（Zen stone），因为它让人联想到了日式庭院中摆放的装饰石块。它在自然界并不常见，主要的观察记录都来自俄罗斯的贝加尔湖。“禅石”需要长时间寒冷与干燥的环境来形成，而且要求冻结的冰面上没有积雪覆盖。 最近才发现，去年有一篇论文已经详细地解释了这种神秘现象出现的原因。在过去，人们曾有猜测，说可能是石头被阳光照射后造成了周围冰面的融化，但这项研究确定了事实并非如此。这其实是一个纯粹由冰的升华造成的现象，石头的存在影响了冰面升华的速率。
（图片来源：A. Yantarev） 在适宜的条件下，冰可以直接从固态升华变成水蒸气，这个过程需要从外界吸收热量。让冰面升华的主要能量来源是阳光，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。周围的冰面随着升华降低，石头正下方升华受阻的部分就会凸显出来，变成一条冰柱。 研究者用冻干机进行实验，再现了这个过程。和湖面的情况相似，冻干机中的冰块在低温、低压的环境下，吸收热辐射逐渐升华。为让实验条件更可控，他们用金属圆片替代了鹅卵石。 下面的动图是28小时延时拍摄的实验结果，圆片的下方形成了与禅石相似的冰柱。冰柱越来越细，最终会变得无法支撑上方的金属片。
除了纤细的冰柱之外，“禅石”还有一个特性，就是石头正下方的冰面最终会变得比周围更低一点，形成一个大小与石头相似的凹陷。
（图片来源：Stas Tolstnev） 论文作者指出，这是因为被太阳晒热的石头也会释放热辐射，这部分辐射虽然比阳光的能量少很多，但依然会在局部影响冰升华的速率。 确定一种自然现象的原因真让人很开心~ 转载内容仅代表作者观点 不代表中科院物理所立场 |
|
|
