
科學家長期以來了解如何雪花成形,但是冰柱仍然是一個奇怪的奇蹟。最終已經出現了一個解決方案 - 從一個洞穴中出現。
在2005年,研究人員確定,鐘乳石是從洞穴天花板上懸掛的長胡蘿蔔狀結構,具有獨特的形狀,可以通過簡單的數學方程來描述。
一項新研究表明,奇怪的是,同樣的數學也適用於冰柱。
意外結果
儘管鐘乳石[圖像]和冰柱[圖像]具有相似的形狀,但它們沒有任何共同的物理。冰柱因熱擴散和溫暖空氣而生長,而鍾乳石依靠二氧化碳氣體的擴散來生長。
英國劍橋大學的數學家和物理學家雷·戈德斯坦(Ray Goldstein)說:“我們沒想到能夠應用相同的數學,因為兩者的物理學是如此不同。”戈德斯坦說:“除了顛簸和擺動外,它確實是相同的形狀。” “它證實了我們的眼睛所知道的。”
這些發現發表在最近的《雜誌》上液體的物理學。
冰冷成分
冰柱通常在室外空氣溫度下冰點但陽光溫暖的天數形成融化一些雪或冰。當它從屋頂上滴落時,水滴將其熱量損失到冷空氣時會凍結。
冰柱從幾滴液滴開始。當它達到一定尺寸時,滴沿結構的側面開始滴落。
該研究團隊的另一位成員亞利桑那大學物理學家馬丁·肖特(Martin Short)說:“水將在薄膜中均勻地沿著薄膜均勻地延伸。” “這種冷凍,薄膜的水導致了最終的冰柱形狀。”
在工作中加熱
冰柱表面上的薄流體層發出熱量,通過稱為傳導的過程使周圍的空氣變暖。隨著溫暖的空氣升高,它會從液體層中去除熱量並導致其凍結。這是要點:加熱空氣的緩衝區在冰柱頂部最寬,傳導最慢。
肖特告訴生活學。想像一下溫暖的空氣一條厚度不同的毯子。比毯子的厚部分允許在底部允許的較薄的部分從尖端區域逸出。
肖特說:“因此,尖端的生長速度比底座的速度快,使冰柱變成了尖頭。”
該研究基於冰柱照片。為了測試他們針對實際冰柱的想法,該團隊計劃在實驗室中種植冰柱並拍攝成長。
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