
科学家长期以来了解如何雪花成形,但是冰柱仍然是一个奇怪的奇迹。最终已经出现了一个解决方案 - 从一个洞穴中出现。
在2005年,研究人员确定,钟乳石是从洞穴天花板上悬挂的长胡萝卜状结构,具有独特的形状,可以通过简单的数学方程来描述。
一项新研究表明,奇怪的是,同样的数学也适用于冰柱。
意外结果
尽管钟乳石[图像]和冰柱[图像]具有相似的形状,但它们没有任何共同的物理。冰柱因热扩散和温暖空气而生长,而钟乳石依靠二氧化碳气体的扩散来生长。
英国剑桥大学的数学家和物理学家雷·戈德斯坦(Ray Goldstein)说:“我们没想到能够应用相同的数学,因为两者的物理学是如此不同。”戈德斯坦说:“除了颠簸和摆动外,它确实是相同的形状。” “它证实了我们的眼睛所知道的。”
这些发现发表在最近的《杂志》上液体的物理学。
冰冷成分
冰柱通常在室外空气温度下冰点但阳光温暖的天数形成融化一些雪或冰。当它从屋顶上滴落时,水滴将其热量损失到冷空气时会冻结。
冰柱从几滴液滴开始。当它达到一定尺寸时,滴沿结构的侧面开始滴落。
该研究团队的另一位成员亚利桑那大学物理学家马丁·肖特(Martin Short)说:“水将在薄膜中均匀地沿着薄膜均匀地延伸。” “这种冷冻,薄膜的水导致了最终的冰柱形状。”
在工作中加热
冰柱表面上的薄流体层发出热量,通过称为传导的过程使周围的空气变暖。随着温暖的空气升高,它会从液体层中去除热量并导致其冻结。这是要点:加热空气的缓冲区在冰柱顶部最宽,传导最慢。
肖特告诉生活学。想象一下温暖的空气一条厚度不同的毯子。比毯子的厚部分允许在底部允许的较薄的部分从尖端区域逸出。
肖特说:“因此,尖端的生长速度比底座的速度快,使冰柱变成了尖头。”
该研究基于冰柱照片。为了测试他们针对实际冰柱的想法,该团队计划在实验室中种植冰柱并拍摄成长。
- 是什么使冰块多云?
- 冰如何融化:长期解决的神秘
- 雪花画廊:当然没有两个
- 天气如何改变历史