怪異的蠟燭冰

真相追追追

貝加爾湖在晚春五月,當湖面上的冰開始熔化時,也會出現這種現象

如果將養樂多冰凍後食用可觀察到一個現象,那就是不斷的吸吮時,剛開始會非常甜,然後越來越淡,最後就只剩下沒什麼甜味的冰塊。這就類似於馬太福音5:13提及的「你們是世上的鹽,鹽若失了味,怎能叫它再鹹呢?」,這裡的鹽是指當時巴勒斯坦地區用繩綁著而含有雜質的岩鹽,當烹煮食物時放入鍋中一段時間後再取出。多次使用後的岩鹽由於其中的可溶性物質逐漸溶解,最後就會剩下難溶的岩石礦物。養樂多在結凍過程中,基於結晶純化作用,其中的糖與香料等物質會被排出於晶格之外。隨著雜質濃度提高之後的混合物,就會造成凝固點逐漸下降,這也是鹽度越高的海水具有更低凝固點的原因(註:可參考這篇→死亡冰柱 )。所以將結凍的養樂多從冰箱取出後,藉由吸收外界的熱量,被排擠在晶格之外的高濃度甜漿就會在低於 0℃的條件下先熔化而被吸吮入口。

同理,含有雜質的湖水在結凍時,也會將雜質排除於晶格之外(註:冰晶的大小具體取決於湖水被冷卻的速率,冷卻速率越慢就能得到越大的冰晶,這就類似中學製作硫酸銅晶體的重結晶過程)。當春天來臨氣溫回暖後,結凍的湖冰在熔化的過程中,也是將先前在形成過程中被困在冰中的雜質和礦物質先熔化釋出。

(平行於光軸觀測)

幾乎所有在地表和大氣層裡的冰都是六角形晶體結構,常堆疊呈六角柱狀、六角板狀、枝狀、針狀等。每個冰晶有上下兩個底面和6個側面,在大氣環境中,若冰晶周圍水氣多,則垂直於光軸的六個角增長較快,就形成板狀冰晶(e.g.雪花);若冰晶周圍較乾燥,則兩個底面增長較快,便形成柱狀冰晶(e.g.高空卷雲中產生22度暈的長柱狀冰晶)。在湖水環境中,如果湖水被冷卻的速率緩慢並且無波浪,從湖面開始結凍的冰隨著往下增厚的過程中,就能形成類似玄武岩柱狀節理的結構,湖水中的雜質則被推擠出晶格而富含於相鄰的柱狀結構間隙中(註:由於晶格存在著缺陷,所以柱狀未必是六角柱)。一旦天氣回暖而湖面開始融冰時,基於陽光可以射入冰晶中來驅動內部融冰,這些冰晶邊界之間富含雜質的冰就會先行被熔化,而這些液態垂直通道於是削弱了相鄰柱狀冰晶之間的結合力,造成對垂直於冰面的力量敏感,只要施加擾動就能導致蜂窩狀垂直柱的分離。

隱藏在這怪異景象背後的危險是:即使浮冰可能還有幾十公分厚,但是人再也無法站在於冰上,因此冰“爛”了,而這也是蠟燭冰之所以會被稱為 Rotten ice 的原因。

同場加映

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