冰雪奇緣

生活科學趣談

紐約湖畔汽車凍成冰雕 車主:等夏天解凍 – 大紀元發布於2016年1月13日

凍雨(Freezing rain)的形成機制是雪花在飄落的過程中遇到熱空氣層,導致雪花融化變成雨。隨後在掉落的過程中又遇到溫度低於0℃的冷空氣層,如果雨滴下降的夠快而來不及凍結,就會形成過冷水,可參考這篇→《過冷水。一旦這些過冷水滴與地面附近的樹枝、電線或其他任何低於0°C的物體接觸時,即可藉由「不均勻成核作用」結冰

FreezingRain1

FreezingRain2

FreezingRain3

在這則新聞中,位於湖畔的汽車被凍成冰雕的機制則從下圖可知。由於樹枝頂端幾乎沒有結冰,反倒是越接近地面結冰越厚,所以並不符合氣象上的凍”雨”條件。而且由紅色箭頭處可看見湖水在強風吹拂下拍打岸邊岩石所激起的浪花,所以這是「在夜間氣溫降低時,浪花被強風吹上岸,接觸到低於0°C的車身而結冰」

FreezingRain4

至於湖水為何不結冰,這類似於日本北海道「支笏湖冰濤祭」的例子。支笏湖(しこつこ)是位於北海道千歲市的一個淡水湖,平均水深265米(最大水深363米),是日本第二深的湖。由於湖水夠深,所以成為日本最北端的不凍湖。怎麼說呢?這是因為水在4°C有最大的密度,在常溫下的表層水若受到空氣冷卻時,會造成密度變大而往湖底沈降,下層較溫暖而密度較低的湖水則會上升至表層,這樣的冷卻循環過程會持續到全體皆達4°C為止,此後湖水表面才能繼續被冷卻成3°C→2°C→1°C→0°C→結冰。因此如果湖水夠深,由於水體的熱容量夠大而降溫緩慢,就可以在春季來臨之前讓湖水持續保持在不結凍的狀態。於是拜不凍湖之賜,每年的1月上旬左右,當北海道千歲市的氣溫已低於0°C時,市政府就會抽取支笏湖的湖水,用撒水裝置將湖水淋在支撐物上,使其結凍成冰雕。