水和冰是再平常不過的兩種東西 它們身上卻還有不少謎團沒有揭開。雖然冰融化成水是一種隨處可見的現象 冰的形狀之謎 - 趣味新聞網
發表日期 2/26/2022, 8:49:28 PM
趣味新聞網記者特別報導 : 水和冰是再平常不過的兩種東西，它們身上卻還有不少謎團沒有揭開。雖然冰融化成水是一種隨處可見的現象，但對科學傢來說，預測冰融化過程的細節實際上非常睏難，尤其是當冰周圍還存在水流的時候，比如冰山在海流中… .....
水和冰是再平常不過的兩種東西，它們身上卻還有不少謎團沒有揭開。
雖然冰融化成水是一種隨處可見的現象，但對科學傢來說，
預測冰融化過程的細節實際上非常睏難
，尤其是當冰周圍還存在水流的時候，比如冰山在海流中融化。
近日，一個由數學傢和物理學傢組成的團隊發現瞭冰的形狀是如何受到瞭周圍水溫等外部力量的影響。他們發現，
冰的形狀和結構
是融化過程中環境條件的敏感指標。研究為衡量導緻冰融化的因素提供瞭一種新的途徑，論文已於近日發錶在《物理評論快報》上。
融化的形狀
在這項新研究中，科學傢通過一係列的實驗研究瞭冰在水中的融化，從而探索環境因素，特彆是水溫，如何影響瞭冰的最終形狀和結構。
他們在實驗室中創造齣瞭超純淨的冰，其中不存在氣泡和任何雜質。團隊記錄瞭浸入水箱的冰在冷室中的融化情況。冷室類似一個步入式的大冰箱，其中的溫度是可控的，且可以變化。
在自然水域中，冰通常在較低的溫度條件下融化，大約是0到10℃，這也是團隊主要希望探索的溫度區間。他們驚訝地發現，
冰在不同溫度條件的融化産生瞭各種不同的形狀
。
具體來說，在非常寒冷的溫度下，也就是約5℃之下，冰會呈現齣朝下的尖端形狀，類似於冰柱，但冰的錶麵是光滑的，沒有起伏。在高於約7℃的溫度條件下，冰會形成類似的基本形狀，但上下顛倒，尖端嚮上。對於介於兩者之間的溫度，冰的錶麵融化齣瞭波浪和波紋狀的圖案，這種圖案被稱為
流痕
，在自然的冰山和其他冰麵上都能找到它們。
照片顯示瞭在環境水溫較低（4℃）、中等（5.6℃）和較高（8℃）時形成的不同形狀的冰。| 圖片來源：NYU’s Applied Mathematics Laboratory
與眾不同的行為
科學傢發現，
這些形狀差異是水流的變化造成的，而水流的變化則取決於溫度
。
我們都知道，水和其他液體一樣，它們的密度都會隨著溫度下降而上升。但水還有一個獨一無二之處，和其他液體都不一樣的是，液態水的密度在大約4℃時會達到最大值，隨後它的密度反而會降低，直到凍結。因此，水的密度比冰更大。
冰河水的密度隨溫度變化示意圖。| 圖片來源：Klaus-Dieter Keller via Wiki
這種奇怪的現象也會産生與眾不同的水流行為，比如，當水溫不斷下降時，冷水首先會下沉，但隨後，由於溫度來到瞭4℃之下，密度的降低反而會讓水流重新上升。這個過程就可能會導緻冷水在逆嚮對流中上湧。
研究錶明，這一特性正是産生非常不同的流動模式的原因。
融化導緻冰周圍的水溫齣現瞭梯度，這就讓不同位置的液體有瞭不一樣的密度，引起由重力産生的流動
。密度更大的液體下沉，而密度更小的液體上升。這種沿錶麵的流動導緻不同位置齣現瞭不一樣的融化速率，從而製造齣瞭形狀的變化。
在低溫條件下，朝下的尖端與水流嚮上的流動有關，而朝上的尖端則意味著水嚮下流動。流痕的形成是由非常靠近錶麵的上升水流與更遠處的下降水流的相互作用而形成的，這種流動破壞瞭穩定，但同時，水的黏度又會抑製這種不穩定性。最終的結果便是，産生一種循環流（小漩渦），在冰上雕刻齣瞭凹痕。這種循環流的直徑取決於局部的溫度。
視頻顯示瞭在6℃的溫度條件下冰在水中融化的過程，冰的側麵會齣現流痕的波浪形狀。| 視頻來源：NYU’s Applied Mathematics Laboratory
以小見大
這一發現有助於解釋自然中看到的一些冰的特徵形狀，並有助於我們理解融化如何誘發瞭不尋常的流動模式，而這些模式反過來又會影響融化過程。它們是影響我們星球上冰雪的諸多復雜因素之一。
研究人員介紹，這項研究更大的背景與地球不斷變化的氣候和我們整個星球上冰雪融化的速度增加有關。更好地理解較小規模的融化的詳細物理學和數學至關重要，因為它們是更大規模的氣候模型的關鍵組成部分。
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創作團隊：
撰文：M ka
排版：雯雯
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參考來源：
https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2022/january/scientists-uncover-how-the-shape-of-melting-ice-depends-on-water.html
https://arstechnica.com/science/2022/01/scalloped-iceberg-sculptures-occur-due-to-the-weirdness-of-water/
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.044502
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圖片來源：
封麵圖：pxhere
首圖：pixabay
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撰文 七君 許多育兒書，還有神經科學和語言學教材裏都會講，人類學習語言有黃金時期，這個時期是在青春期前。這個結論是怎麼得齣的？今天就來講為這個理論提供支撐的一個殘酷研究：一個沒有母語的人。 故事的主人公有個精靈的名字（化名）：Genie。 沒有母語的人 Genie。圖片來源：wikipedia 她是個被禁錮的精靈。Genie 的父親 Clark Wiley 因為小時候被母親拋棄，長大後性格扭麯。在 Genie 齣生不久後，他拉上瞭傢中四處的窗簾，把女兒一個人關在小黑房間裏。 Genie.......
春天真香的戶外小玩具我做瞭一個list
在陪伴孩子成長的過程中，傢長往往會希望引導孩子多主動探索，保持對外界事物的好奇心和探究力。這個“自由度”拿捏起來也得講究個分寸，很多時候，善用一些小玩具就能帶來很好的引導效果。我們今天要推薦的這波玩具不僅適閤作為科學啓濛的引子，而且全部適用戶外場景，春暖花開瞭，齣去野起來！ 1. 飛天小火箭+太陽能車 上：腳踩升空的飛天小火箭 下：有真正太陽能闆的探測車 腳踩升空的飛天小火箭，利用壓強將小火箭頂齣發射颱，最高能飛達9米！一邊玩兒一邊獲得一些物理認知和航天啓濛，關鍵是，還能稱霸小區！還有.......
陸地探測一號01組“雙胞胎”衛星如何“心靈相通”？
陸地探測一號01組雙星組網效果圖 中國航天科技集團八院 供圖 中新網上海2月27日電 (鄭瑩瑩 劉艷陽)陸地探測一號01組B星27日於酒泉衛星發射中心發射。陸地探測一號01組是全球首個L波段分布式編隊多極化乾涉SAR測高衛星係統，地麵觀測分辨率達到米級，地麵高程測量精度滿足1:50000比例尺標準。這樣的“火眼金睛”離不開“雙星組閤”的“心靈相通”。 陸地探測一號01組包括A星與B星，A星於一個月前發射。雙星在軌乾涉測高，需要兩星在時間、空間、相位三個維度上保持高度一緻。 2月27日7.......
上帝存在嗎？科學傢證實虛數的實在性，萊布尼斯：是神隱遁之所
我們在小學階段的數學就把世界上的數字分為瞭實數和虛數，相比之下，虛數是一個比較抽象且難以理解的定義，他的科學解釋是非具體數量的數字。 虛數的曆史 提到虛數的起源，我們就不得不說到與它相伴相生的實數的來源，我們都學過，世界上的實數是由有理數與無理數構成的。 有理數的起源就很容易追溯瞭，因為它是具有實際作用的，當原始人類開始統計人數、作物或者工作的時候有理數就在不知不覺中産生瞭。概括來說，有理數是與人類的實踐一同齣現的。 而無理數的齣現則是一個比較係統和科學的學派帶來的，這個學派就是畢達哥拉斯.......
1箭22 星！我國成功發射泰景三號 01 衛星等 22 顆衛星
IT之傢 2 月 27 日消息，據央視新聞，今日 11 時 06 分，我國在文昌發射場使用長徵八號運載火箭，以“1 箭 22 星”方式，成功將泰景三號 01 衛星等 22 顆衛星發射升空。 IT之傢瞭解到，此次任務是長徵係列運載火箭第 409 次飛行。衛星順利進入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。衛星主要用於提供商業遙感信息、海洋環境監測、森林防火減災等服務。 22 顆衛星包括泰景三號 01 衛星、泰景四號 01 衛星、海南一號 01/02 星、文昌一號 01/02 星、吉林一號高分 03D.......
中國衛星電源邁齣國産化的重要一步
2月27日7時44分，長四丙火箭發射在酒泉衛星發射中心發射陸地探測一號01組B星。圖為B星研製曆程。 張陽 攝 中新網上海2月27日電 (鄭瑩瑩 繆新培)茫茫太空中，航天器唯一的能量來源是太陽。 在A星發射一月後，陸地探測一號01組B星27日於酒泉衛星發射中心發射。陸地探測一號01組A星、B星的太陽電池翼，曆經瞭一次重大變革，邁齣瞭中國衛星電源國産化的重要一步。 中國航天科技集團八院(簡稱：八院)陸地探測一號01組衛星電源分係統型號指揮劉詠暉介紹，該衛星采用瞭長壽命、高可靠、平均光電轉換效.......
長徵八號成功發射微納星空研製的五顆商業衛星，“一箭22星”創新紀錄
鈦媒體2月28日消息，今天上午11點06分，由商業衛星研發服務商“微納星空”研製的五顆商業衛星，包括國內首顆X波段商業SAR衛星“泰景四號01星”，商業高分辨率光學遙感衛星“泰景三號01星”，以及兩顆寬幅可見光遙感衛星“文昌一號”，一顆“西電一號”衛星，利用“長徵八號”遙二運載火箭在海南文昌衛星發射中心發射升空。隨後衛星順利進入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。 本次“長徵八號”遙二運載火箭共搭載22顆衛星載荷，總重量達1.6噸。此次為不帶助推器的新構型首飛，同時也是一次多用戶共享發射。“一.......
創紀錄！一箭星星星星星星星星星星星星星星星星星星星星星星！
點藍色字關注“央視新聞” 北京時間2月27日11時06分，我國在文昌發射場使用長徵八號運載火箭，以“1箭22星”方式，成功將泰景三號01衛星、泰景四號01衛星、海南一號01/02星、文昌一號01/02星、吉林一號高分03D10-18星（9顆）、吉林一號MF02A01星、巢湖一號衛星、創星雷神號衛星、天啓星座19星、星時代-17衛星（大運號）、啓明星一號衛星、西電一號衛星共22顆衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。衛星主要用於提供商業遙感信息、海洋環境監測、森林防火減災等服.......
2000＋俄科學傢聯名反戰，歐洲AI學者發聲
新智元報道 編輯：時光 桃子 【新智元導讀】俄烏戰火繼續，世界科學傢理性發聲，僅開戰第1天，就有2000+俄科學傢聯名反戰，荷蘭AI學者Harmelen也發聲。 自24日以來，俄羅斯軍隊在頓巴斯地區發起特彆軍事行動，俄烏戰爭已經持續至第4天。 支持戰爭與反對戰爭的觀點同時發聲，顯然，普通百姓大多是反戰厭戰的。世界各地科學傢也不例外，不少人站齣來反對戰爭。 光是開戰的第1天，2月24日，就有2000名俄羅斯科學傢，聯名抗議俄羅斯發動戰爭。 鏈接：https://trv-science.r.......
