掛在屋檐下的冰柱

在我國的北方，很多地方冬天下雪以后，屋檐上都會掛著一溜晶瑩透亮、長短不一的冰柱。這些冰柱看起來很像夏天吃的冰棒，讓人很想咬上一口。這些冰柱是怎么形成的呢？你會說，那是屋頂的積雪在陽光和屋子里的熱量作用下，融化生成的水沿著屋檐或者排水管流下來重新凍上形成的。這個回答基本上是正確的，但為什么屋檐下的冰柱最下端是尖的？你仔細觀察冰柱，上面并不是光滑的，而是有很多類似凸起的脊，這些凸起都不會成為一個巨大的包，這是怎么回事呢？

科學家們對冰柱也很感興趣，他們研究發現：冰柱的周圍空氣和沿著冰層表面流下的一小層水之間的相互作用促進了冰柱的生長。從房檐流下的水的溫度比寒冷的空氣的溫度要高，覆蓋在冰柱表面的水的熱量會迅速擴散到周圍的空氣中去。空氣從水中吸收完熱量之后，會引起冰柱周圍的冷空氣產生一個很小的上升氣流。在失去熱量之后，這一薄層水會冰凍起來，形成冰柱上的又一層冰。如此這般，這個融化、滴落和重新結冰的過程使冰柱變長，形成耀眼的釘狀結構。

科學家們還發現，冰柱周圍的空氣是冰柱能夠形成鋒利冰尖的秘密。在冰柱比較粗大的頂部周圍有一層較厚的溫暖空氣，冰柱的尖端會比上部分成長得更快。在底部周圍有熱量的空氣較薄，水會在這個時候更快地凍結，結果就逐漸形成了鋒利的尖。

冰柱上的凸起的脊是隨機形成的，這些凸起的冰脊比周圍部分會更快地失去熱量。從屋檐上流下來的水首先在這些凸起上重新結冰，這樣冰脊就逐漸加厚。隨著冰脊越來越大，從上面流下的水會變得很多，就像小河里河水流過石頭一樣。這樣一來，水流沒有有效地將熱量帶走，從而減緩了冰脊繼續結冰。因此，一個常規大小的冰脊就形成了，而不是一個巨大的冰包。

【運用身邊的科學】小心冰柱

冰柱的自身重量使它們在掉落地面之前可以長到約1米長，有時候冰柱會帶著屋檐的瓦或者水管一起掉落下來砸傷行人。在冬天路過掛有冰柱的房屋時，要特別小心，最好繞路行走，以免被掉落下來的冰柱傷害。

（責任編輯 楊朝旭）