冰泡奇觀!氣泡還能被「凍」在湖裡嗎?

2021-01-20 中科院物理所

11月22日,黑龍江漠河市觀音山景區出現「冰泡」奇觀。透過冰面,可以看到一串串晶瑩剔透的氣泡被「封印」在冰層之中。遠遠望上去,猶如漂浮在水面上的珍珠,千姿百態,如夢如幻,罕見的景觀吸引了大批遊客和攝影師。


來源丨視頻截圖


那麼,令人震撼的「冰泡」奇觀是怎麼形成的?


冰泡,即冰凍氣泡,也就是說,被「封印」在冰層中形成絕美景觀的是一種氣體。而冰泡的形成要具備三個條件:水草、低溫和大風。我們知道,湖底生長著茂盛的水草和藻類,其死亡後腐爛分解出大量的沼氣,而沼氣的主要成分就是甲烷。


來源丨騰訊視頻截圖


甲烷不溶於水的特殊性質使它不斷朝湖面湧去,隨著冬天溫度降低,湖水開始結冰,甲烷無處可逃,只能被困在冰層中,一層一層像蓋樓一樣形成一個個冰泡泡。


冰泡景觀形成示意圖

來源丨中國國家地理公眾號


看到這裡你可能會說,低溫+水草就能形成冰泡,為什麼這種景觀還十分罕見呢?


這是因為,冰泡的形成對溫度要求極為苛刻,要溫度下降非常快,湖面能在短時間快速結冰,而且結冰的速度要快於甲烷衝出湖面的速度,才能將甲烷「封印」。


因此冰泡也叫「trapped bubbles」,也就是「被禁錮的氣泡」。不得不說,這個說法還真挺形象的。


近距離的冰泡

來源丨搜狐


那麼,為什麼還需要大風呢?這是因為溫度低的地方下雪也多,大風的作用有兩方面,一方面是加速湖水降溫,另一方面正是大風將湖面的積雪吹走,另外高速的大風還有打磨冰面的作用,讓觀看效果更加清晰透明。


疾風吹雪留下的軌跡

來源丨中國國家地理公眾號


當然了,看到冰泡還需要保證湖水清澈,天氣晴好,方能大飽眼福。


雖然冬季的河流湖泊都有形成冰泡的潛質,不過並不是所有的湖都可以被叫做冰泡湖。一般來說,只有那些每到冬天一定會產生冰泡景觀的湖,人們才會稱之為「冰泡湖」


世界上比較著名的三大冰泡湖有加拿大的亞伯拉罕湖、俄羅斯的貝加爾湖和我國新疆的賽裡木湖。這其中,尤以加拿大的亞伯拉罕冰泡湖最吸引遊客,每年冬天都會出現冰泡景觀,而且讓人驚嘆的是,亞伯拉罕湖的冰泡是藍色的。


來源丨新浪


亞伯拉罕湖是一座人工湖,位於加拿大艾伯塔落基山脈腳下,它的緯度高、海拔高,冬天氣溫低,湖底有機物豐富,被分解後產生的氣泡多。湖的四周被雪山包圍,湖水的主要來源是融化的冰川水。


冰川水在匯入河流中,會帶走冰川顆粒(由黏土和粉砂組成),這些細小的顆粒沉入湖底,吸收太陽光的短波(紫色和藍色),而水吸收長波(如紅色、橘色、黃色),剩下藍色和綠色就被分散到了我們的眼睛中。所以,我們就看到了藍色的冰泡湖。


在冬天,除了銀裝素裹的雪後景色,大自然中還有很多令人驚奇的奇觀。


>>>>旋轉的冰盤


近日,內蒙古根河出現了一個直徑約6米的圓形「冰盤」,像是有人刻意雕琢而成的,並且隨著河流在水面上逆時針旋轉。


來源丨澎湃新聞


事實上,這種現象雖然奇特,但確實是自然形成,通常出現在非常寒冷的不凍河上。內蒙古根河素有「中國冷極」之稱,除此之外,內蒙古呼倫貝爾扎蘭屯市雅魯河、遼寧省法庫縣境內的遼河河段也曾出現過不同大小的冰盤。而2019年美國普利桑普斯科特河出現的直徑約100米冰盤最令人震驚。


2018年遼寧省遼河出現直徑約12米的旋轉冰盤

來源丨百度圖片


雖然冰盤直徑大小各不相同,但形成原因都與低溫和渦流有關。


冰盤容易在河流拐彎處形成,這是因為河流拐彎的地方,因河水湍急會產生漩渦,河面上原有的碎冰或被湍流「切斷」的冰塊被捲入漩渦,隨著漩渦緩慢旋轉,在轉動過程中,冰塊之間相互摩擦,稜角被磨平。又因溫度較低,漩渦裡的碎冰開始凝結,最終形成一個圓形的冰塊。


來源丨百度圖片


>>>>可愛的冰蛋


2019年11月,據英國《衛報》報導,芬蘭一處海岸邊出現了數千顆「冰蛋」,它們密密麻麻地鋪在海岸線,大小不一,有的只有雞蛋大,有的竟然能達足球大小。


來源丨環球網


芬蘭氣象研究所專家約尼·瓦伊尼奧(Jouni Vainio)解釋,冰蛋的形成,首先需要「蛋黃」,或者說是「芯」。


這裡的「蛋黃」有可能是海浪湧動到海邊形成的泥漿混合物,也可能是沙粒、小石頭等。「蛋黃」裸露在空氣中,在低於冰點一點點的氣溫下開始結冰(水在溫度降低到冰點時會結冰,但若摻有雜質,冰點會降低,所以「蛋黃」結冰的溫度要低於周圍海水結冰的溫度)。


隨著海浪來回衝刷,結冰的「蛋黃」不斷被淋溼、結冰,再淋溼、再結冰.....冰蛋就這樣一點點變大,並在大風打磨作用下變得圓滑,就是我們看到的可愛的冰蛋了。


>>>>恐怖的冰壅[yōng]


2018年,新疆賽裡木湖出現罕見的冰壅現象,鏡頭下,大量的冰像突然了長了雙腿一樣慢慢向岸邊移動,乍一看上去十分恐怖。


冰壅在移動

來源丨新華視頻


這種現象叫做冰壅,也叫冰海嘯,是由洋流、大風或溫度變化導致的。上文提到的賽裡木湖的冰壅,由於春季氣溫回升,湖面部分冰融化或者破裂,在大風的吹動下,出現了這樣的景觀。


冰海嘯的破壞力強大,有時能達10米高,還會伴隨著轟鳴聲,摧毀建築物和車輛。


>>>>美麗的樹冰


樹冰是日本北部地區一種罕見的自然現象,每到冬天,山中針葉林開始結霜,霜越積越厚,將整棵樹木包裹,形成了造型千奇百怪的造型,遠遠望上去,好像一個個妖怪,因此,樹冰也被人們叫做「雪怪」。


來源丨搜狐


其實,樹冰也被稱為「霧凇」,霧凇又分粒狀霧凇(硬凇)和晶狀霧凇(軟凇)。


硬凇是指高速風將水滴吹到樹枝或山頂的迎風面,在-2.0℃到-8.0℃的條件下凝結成霜。


軟凇與硬凇相反,它是靠平緩的風將小水滴粘到樹枝表面。我們平時看到的霧凇一般指軟凇,而日本的樹冰包含了硬凇和軟凇兩種情況。


看了這麼多冬季的奇觀,有沒有被大自然的神奇魔力震驚到?當然,這世界還有更多更有意思的景觀等我們去發現、去探索,一起出發吧!


來源:數字北京科學中心

編輯:Watson

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