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缅因州著名的旋转冰盘又回来了

一位物理学家解释了这种周期性自然现象背后的科学原理。

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缅因州韦斯特布鲁克,普雷桑普斯科特河上,一个巨大的冰盘正在旋转。摄影:韦斯特布鲁克市

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当缅因州韦斯特布鲁克的普雷桑普斯科特河气温骤降时,就具备了形成令人惊叹的自然现象的条件:河上出现一个巨大的冰盘,缓慢地旋转。第一个发现冰盘的卡兰-玛丽·米歇尔说:“它看起来是昨天在一次寒潮中形成的,日期是1月11日。‘没人确定它能持续多久,所以人们都争相来看。这就像一个节日。’”

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这个冰盘是2019年1月在类似严寒条件下形成的第一个旋转冰盘的长期期待的续集。它的前身直径约为100码,在河上逆时针旋转了两周——令“冰盘爱好者”们欣喜若狂,并吸引了远至英国的媒体关注。

今年的冰盘大小相似,但看起来更薄。它自由旋转了一天,然后在一夜低温中冻结在周围的冰上。然而,好奇的游客仍然可以看到一个圆形的形状,就像被云朵环绕的满月。

归功于河流

令人惊讶的是,韦斯特布鲁克的冰盘并非首例。最早关于这种罕见现象的记载之一可以在1895年的一期《科学美国人》中找到,其中一位读者写信报告说,在纽约的米亚努斯河上有一个直径约25到35英尺的“奇特的冰层形成物”在旋转。另一个著名的冰盘,在瑞典的Pite河上,曾持续了数月,分别形成于1987年和1994年

2016年,比利时列日大学的一队研究人员调查了这种冰盘的神秘旋转。他们发现,这些冰块会在温水中自我驱动;当冰融化时,冷水下沉并产生一个漩涡,导致冰盘旋转。

但南缅因大学物理学教授保罗·纳克罗什斯解释说,实验室研究中的冰盘旋转方式与自然界中的旋转方式不同:“河流情况并非如此。”在自然界中,冰盘并不被温水包围。是河流的current导致了旋转运动。

根据纳克罗什斯的说法,当冬季气温下降时,河流岸边开始结冰。然后,在河流中部更强的current的推动下,冰块会断裂。“当两块冰块并排在一起时,”他说,“它们之间的水会结冰。”换句话说,小冰块会融合成大冰块——就像玻璃杯里的冰块在漂浮时会冻在一起一样。

想知道冰盘是如何形成完美的圆形吗?一旦河流中出现一个异常大的冰块,current就会使其旋转。“当它撞到岸边时,它会刮掉角落,你就会得到一个漂亮的圆形,”纳克罗什斯说。“这不是一个神秘的过程。这些冰盘在任何足够冷的地方的河流中都会形成。”

一点魔法

然而,他指出,韦斯特布鲁克冰盘的独特之处在于它的大小:“这个特别大。看到这么大的冰盘很酷。这是一个有趣的自然现象。”

更令人感兴趣的是它不止一次发生。

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当地居民艾姆塞尔·庞蒂说:“冰盘是一件历史性事件。”她不仅欣赏科学,也欣赏这种短暂的美丽。“我冻僵了,但看着它的时候,我也有孩童般的喜悦。这真是一种享受;这是一点点魔法。”

吸引力的一部分在于其不可预测性。“它可能在几天内就消失了,”庞蒂说。但她补充道,虽然巨大的冰盘目前仍在河上,“它以一种非常有趣的方式将人们聚集在一起,我非常支持,尤其是在现在。”

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