霧凇,又稱(chēng)冰花、樹(shù)掛,是在低溫條件下形成的一種自然景觀,通常出現(xiàn)在寒冷的冬季。在樹(shù)木、雪柳等突出物上形成的霧凇是一道亮麗的自然景觀,仿佛大自然的藝術(shù)品。
霧凇是如何形成的
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),霧凇的形成是由于空氣中的水蒸氣遇到較冷的物體,在物體表面形成小冰晶。隨著水蒸氣的不斷凝結(jié),小冰晶不斷增長(zhǎng),從而形成一層包裹物體的冰膜。之后,冰晶繼續(xù)在冰膜表面堆積,繼而形成美麗的霧凇。
實(shí)際上它是水分子從氣態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程,就是我們物理中所說(shuō)的凝華。凝華是指物質(zhì)跳過(guò)液態(tài)階段,直接從氣態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程,比如冬季窗玻璃上的冰晶、草木上的霜、從冰箱里拿出來(lái)的雪糕表面形成的小冰晶等都是最好的例子。
物質(zhì)的3種形態(tài)
物質(zhì)一般有3種形態(tài):氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài),比如水在常溫常壓下為液態(tài),其氣態(tài)形式為水蒸氣,固態(tài)形式為冰。物質(zhì)從某一種形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種形態(tài)的過(guò)程叫作物態(tài)變化。在一定條件下,物質(zhì)的3種形態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化。這種兩兩相互轉(zhuǎn)化的物態(tài)變化對(duì)應(yīng)以下6種物理現(xiàn)象:
液化:指物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程,比如夏季早晨草木上會(huì)產(chǎn)生水滴,從冰箱里拿出來(lái)的飲料表面會(huì)迅速附著一層水滴等。
汽化:指物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程,比如燒開(kāi)的水會(huì)形成白氣,打濕的衣服被曬干或晾干。
凝固:指物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程,比如冬季河里的水結(jié)成冰,煉鋼爐內(nèi)的鐵水冷卻后變成鐵制品。
熔化:指物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程,比如燃燒的蠟燭變成液態(tài)蠟液。
凝華:指物質(zhì)從氣態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程,比如冬季樹(shù)枝上的霧凇,草木上的霜。
升華:指物質(zhì)從固態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程,比如樟腦丸逐漸變小,干冰受熱變成二氧化碳。
霧凇形成的條件
首先,低溫是必要條件,這也是霧凇通常出現(xiàn)在寒冷冬季的原因。一般來(lái)說(shuō),氣溫至少在冰點(diǎn)(0℃)以下,通常都在零下幾攝氏度及以下,這樣的低溫容易使空氣中的水蒸氣凝結(jié)成冰晶。
其次,空氣中要有足夠的水蒸氣。由于霧凇的形成是水蒸氣從氣態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程,因此空氣中需要有大量的水蒸氣才能保證這個(gè)過(guò)程的完成。一般來(lái)說(shuō),多霧、多雪、空氣濕度大、水汽充足的地方更容易形成霧凇。
最后,風(fēng)速較低的微風(fēng)或靜風(fēng)更利于霧凇的形成,因?yàn)榇箫L(fēng)容易吹散空氣中的水蒸氣以及霧凇形成過(guò)程中那些結(jié)構(gòu)松散的冰晶。微風(fēng)有助于水蒸氣均勻分布在物體表面,特別是樹(shù)木、電線等突出物上。因此,霧凇通常會(huì)在風(fēng)速3米/秒以下的條件下形成。
除此之外,太陽(yáng)的輻射、地形與海拔等因素也會(huì)影響霧凇的形成。
哪里的霧凇最好看
雖然霧凇的形成有特定的條件,但是霧凇并非很難見(jiàn)到,在我國(guó)很多地區(qū)都能形成奇特的霧凇景觀。其中,東北是我國(guó)最易出現(xiàn)霧凇的地方。
天天愛(ài)科學(xué)·科學(xué)探索2024年12期