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禅石如何在冰湖上保持平衡?新研究解释了它背后迷人的科学

西伯利亚的贝加尔湖有一些令人惊叹的自然景观。湖中有细细的冰柱,岩石设法在上面保持平衡。这些被称为禅石。这些石头阻止了阳光融化整个冰。因此,一层精致的冰膜就在石头周围留下了。此外,石头的远红外黑体辐射在柱子底部周围形成了浅凹。

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,由一块石头站在细长的冰基座上组成,其起源长期以来一直被误解。解释在他们的新研究中。

“我们证明,它们是由周围冰的升华速率的变化引起的,这导致基座的缓慢形成,增加了少数关于升华驱动模式形成的报道。理解这一过程有助于了解在冰表面遇到的其他不同消融过程,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。”

研究人员利用实验室中的真空室成功地重现了这一机制。铝盘被放在一块冰上,然后在舱壁的红外黑体辐射下升华。当圆盘不使用时,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。大自然需要几个星期的时间来完成这个过程。

Taberlet和Plihon能够证明岩石的形状是由石头本身发射的远红外黑体辐射形成的,这种辐射在-20到0摄氏度的温度范围内发射。

“虽然雨伞效应在禅宗石的整体动态方面占主导地位,但石头发射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上.这种现象类似于冰川表。”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(导电性和比热)是至关重要的。我们的实验证明,禅石的结论恰恰相反。”研究人员解释

这项研究发表在PNAS