冰泡奇觀!氣泡還能被「凍」在湖裡嗎?

2021-02-17 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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