禅石如何在冰冷的湖面上保持平衡?一项新的研究解释了它背后的迷人科学

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西伯利亚的贝加尔湖有一些令人惊叹的自然景观。湖中有细冰柱,岩石设法在上面保持平衡。这些石头叫做禅石。这些石头挡住了阳光,使冰无法融化。因此,一层精致的冰膜会在石头周围留下。此外,石头的远红外黑体辐照产生了柱子底部周围的浅凹陷。

法国国家科学研究中心的物理学家Nicolas Taberlet和Nicolas Plihon说:“禅石是一种迷人的自然结构,由一块石头站在一个细长的冰底座上组成,其起源长期以来一直被误解。解释在他们的新研究中。

禅石

“我们证明了它们是由周围冰的升华速率的变化引起的,这导致了一个基座的缓慢形成,增加了升华驱动模式形成的极少数报告。理解这一过程有助于了解冰表面上遇到的其他差异消融过程,例如被碎片覆盖的冰川,其存在受到全球变暖的威胁,以及太空中的冰体。”

研究人员在实验室中利用真空室成功地重现了这一机理。一个铝盘被放置在一块冰块上,然后在房间墙壁的红外黑体辐射下升华。当不使用圆盘时,冰均匀地融化。然而,当圆盘被放置时,在它下面形成了一个基座。自然的过程需要几个星期。

Taberlet和Plihon能够证明,岩石的形状是由石头本身发出的远红外黑体辐射形成的,其温度范围为-20到0摄氏度。

基座

“虽然伞效应在禅宗石头的整体动态中占主导地位,但石头发出的远红外是一个必要的次要效应,它造成了底座周围的凹陷。”他们写在他们的论文中.这种现象类似冰川表。”冰川表的形成是因为岩石可以充当隔热体,因此,它们的热特性(传导性和比热)至关重要。正如我们的实验所证明的那样,禅宗石的结论完全相反。”研究人员解释说

这项研究已经发表在PNAS

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