因為冷,冰湖都被凍出圈了!
2021年01月12日10:46

  來源:把科學帶回家

  最近寒潮兇猛,基本上全國各地都面臨大降溫,北京更是直達20年來的最低溫,所有的戶外水體都結了一層厚厚的冰。前幾天,有人給我們編輯部發了這樣的景觀↓

北京疑似冰圈  拍攝地點:北京為藍自然營地鷺湖 圖/張驚雷
北京疑似冰圈 拍攝地點:北京為藍自然營地鷺湖 圖/張驚雷

  我們一看,這怎麼這麼像冰圈(ice circle)呢?正好,藉著這個講“冰圈”的機會,跟大家一起盤點一下自然界中各種物體的出圈方法。

  冰圈

  “冰圈”可能是一個大家比較陌生的概念,其實就是指那些河流、湖泊的水面上圓形的冰塊。在比較早期的圖書或雜誌上,人們一度把這種景觀跟未解之謎聯繫起來,還有人煞有介事地討論,這些正圓形的冰圈是不是可能是由人類做惡作劇切割出來的,或者直接就是超自然現象,但是其實這就是一種自然形成的景觀。只不過比較罕見,所以一旦形成就會導致人們的好奇。

 各種冰圈  圖/wikipedia
 各種冰圈 圖/wikipedia

  冰圈在高緯度的寒冷地區見得比較多,大多發生在北極圈的區域內,所以目前國外報導的比較多。不過國內也不是沒見過,比如在瀋陽就曾經出現過:

 瀋陽出現的冰圈一度引起大家圍觀  圖/央視新聞
 瀋陽出現的冰圈一度引起大家圍觀 圖/央視新聞

  冰圈的大小和形態都不一樣,有些個頭很小,而且一個個孤立地漂浮在水面上,有些個頭很大,還有一些就如北京郊區出現的,出現在冰層中。

  從一百多年前第一次有人記錄到冰圈以來,冰圈現像一度困擾人們很久,不過到了現在我們已經搞清楚冰圈的形成過程了。其實說起來很簡單:

  形成冰圈首先需要有流動的水體,比如河流的河道,在這些河道中,當溫度降低,河面結冰,冰層下方的水流依舊在流動。一旦這裏的冰層發生大面積破裂,在水流的帶動下,破裂開的冰層就會發生旋轉,旋轉過程中破裂開的冰塊不斷與周圍的冰層發生碰撞和摩擦,這時候這些破裂的冰塊的棱角就會被不斷破壞,最終形成沒有棱角的圓形。

 冰圈的形成是由於水推動冰塊旋轉,冰塊與它冰產生摩擦,磨圓形成的  圖/imgur
 冰圈的形成是由於水推動冰塊旋轉,冰塊與它冰產生摩擦,磨圓形成的 圖/imgur

  不過以上只是簡化的理論,在現實中要形成冰圈,其條件還是比較苛刻的,並不是所有的河面上冰層破裂都會形成冰圈。其中最主要的是水流的方向,在平直的河道中,水流基本上只是沿著一個方向流動,很難帶著冰塊發生旋轉。一般需要在河流拐彎處,或者是河道變窄、變寬,又或者是入湖口、入海口,在這些地方,水流並不會完全按照直線走,而是會發生流向上的改變,在這裏才有可能帶動冰塊旋轉。

國外冰圈,出現在河流寬窄變化處  圖/NBC News
國外冰圈,出現在河流寬窄變化處 圖/NBC News
 瀋陽冰圈,也出現在河流寬窄變化處  圖/China Daily
 瀋陽冰圈,也出現在河流寬窄變化處 圖/China Daily

  所以如果我們要尋找冰圈,一般就是去上文所提到的地方,在這裏出現冰圈的概率最大。

  回到文章開頭北京疑似冰圈的形成原因上來,根據供圖者的描述,這是由於這個湖泊今年處於十年來的低水位,冰封期至今水位繼續下降了約10cm,冰面沉降,造成湖心位置的冰面產生裂縫,湖水湧出一小部分,積存於裂縫周邊,形成幾個圓形水窪,短時間再次冰凍留下的痕跡,而且湖泊與周圍的河流並無聯動,所以可能不是冰圈。

  不過,小編對此存疑,冰層破裂的時候倒是有可能形成圓形冰塊,但是連續破裂成多個圓形就太巧合了,考慮到冰圈形成只需要持續性的緩慢水流讓冰塊旋轉起來,而此地的地形又正好與河流相連,是不是可能存在極為微弱但是正好能夠讓冰塊轉動起來的水流呢?

冰圈所在的湖泊是與河流連通的  圖/Google地圖
冰圈所在的湖泊是與河流連通的 圖/Google地圖
連續兩個冰圈  圖/張驚雷
連續兩個冰圈 圖/張驚雷

  但是因為小編並未在現場,所以也只能提出它是冰圈的可能性,大家自由討論吧!

  蘑菇圈

  除了這種冰圈之外,另外一種自然界出現的圈圈就是蘑菇圈了。在春夏季節,下了雨後的樹林間、草原上,如果去采蘑菇的話,就會經常見到蘑菇長這樣:一種或者是幾種不同的蘑菇長成一個圈。

草地上不那麼圓的蘑菇圈  圖/Flickr
草地上不那麼圓的蘑菇圈 圖/Flickr
家門口的蘑菇圈  圖/Wikipedia
家門口的蘑菇圈 圖/Wikipedia

  這種長成一個圈圈的蘑菇也曾經讓人們百思不得其解,中世紀的歐洲人認為蘑菇圈的出現是因為仙女在此處跳舞導致,所以我們在玩有些遊戲,比如《英雄無敵》的時候,在這些遊戲中見到仙女的地方就能看到蘑菇圈。

 神話中在蘑菇上跳舞的仙女們  圖/flickr
 神話中在蘑菇上跳舞的仙女們 圖/flickr
 來找找,蘑菇圈在哪裡? 圖/《英雄無敵》遊戲截圖
 來找找,蘑菇圈在哪裡? 圖/《英雄無敵》遊戲截圖

  不過蘑菇圈其實也是自然現象。蘑菇的結構,分為地下的菌絲體和地上的子實體兩部分,我們吃的蘑菇的傘狀結構,就是蘑菇的子實體,它的功能只有一個:產生孢子,進行繁殖。地下的菌絲體才是蘑菇的最主要部分,它們主要起到吸收、儲存、運輸和代謝營養物質的功能。

  當一個蘑菇孢子飄飄蕩蕩到達一片新的土地,它會迅速在地下開始生長。在生長過程中,這些菌絲體會沿著所有方向均勻生長——也就是說,它們在地下的形態類似一個圓盤。

平菇子實體呈圓形向四周生長 圖/wikimedia
平菇子實體呈圓形向四周生長 圖/wikimedia

  在生長的過程中,一部分的菌絲體為了繁殖,會在地表形成子實體,這也就是我們看到的蘑菇。在最初的時候,菌絲體很小,所以可能蘑菇只有一個,逐漸地,菌絲體越來越大,它們呈放射狀擴散到周邊,這時候當它們再長出子實體的時候,就會長成一個小圈圈。

 蘑菇菌絲體在地下的生長方式 圖/Australian National Botanic Gardens
 蘑菇菌絲體在地下的生長方式 圖/Australian National Botanic Gardens

  隨著時間的流逝,菌絲體越來越大,在中心部位的菌絲相繼老化死亡,而且中心部位的土壤中的營養物質也因為菌絲體的擴張而消耗殆盡,於是在菌絲體圓盤的內部將會不再生長子實體,而外部活力較強、土壤營養豐富的菌絲體區域就開始生長子實體,這些子實體在地表就形成了我們見到的蘑菇圈了。

中心菌絲體老化死亡,於是遺留下圓圈形的菌絲體網絡 圖/Australian National Botanic Gardens
中心菌絲體老化死亡,於是遺留下圓圈形的菌絲體網絡 圖/Australian National Botanic Gardens

  麥田怪圈

  這個我本來不想提,但是考慮到很多人可能對此印象深刻,所以覺得還是提一下比較好。

  在80、90年代的時候,無論是電視媒體還是報刊雜誌,都爭相報導麥田怪圈的事情,大概說的就是某地一夜之間出現形態複雜、圖案精細、體型巨大的麥田怪圈,這而且麥稈沒有人為折斷的痕跡,看上去不是人能做出來的,所以極有可能是外星人做的,比如是飛碟向下噴氣造成的。

 麥田怪圈 圖/見水印
 麥田怪圈 圖/見水印

  最早發現麥田怪圈是在上個世紀80年代初,英國人在漢普郡和威斯特一帶的麥田裡面發現了不少類似上圖的圖案,所以將其命名為麥田怪圈。此後,這種怪圈多次出現在歐洲和北美,而且出現多種形態,比如啞鈴狀、新月狀等。這種現象被發現後迅速傳播,全世界各地開始大規模出現麥田怪圈,但是比較弔詭的是,大部分的麥田怪圈都是出現在英國、美國這些西方國家,其他國家報導的少之又少,所以合著外星人也嫌貧愛富?

  麥田怪圈直到現在都還是部分人或媒體(比如某度百科)眼中的典型地球未解之謎。其之所以成為謎,一方面是因為怪圈的形態非常複雜,不似人力所能造成的;另一方面則是因為怪圈中麥子的倒伏都沿著同一個方向,而且麥稈也沒有折斷的痕跡。

 麥子沿著同一個方向倒伏 圖/Wikimedia
 麥子沿著同一個方向倒伏 圖/Wikimedia

  但是這個所謂的謎,其實在1991年就已經解開了,兩個英國人,道格·保爾(Doug Bower)和戴夫·喬利(DaveChorley)就已經承認,這些怪圈是他們做的,工具很簡單,木板和繩子。為什麼做圓圈?因為它最好做,繩子繫在中點,綁在人身上,人用木板沿著同一個方向把麥子壓一圈就做好了。至於麥稈不會折斷,等到了夏天,大家可以找一叢狗尾巴草,用木板把它壓倒,再看看它的杆子會不會折斷,這些植物並沒有我們想像中那麼脆弱的。

製作麥田怪圈,你只需要木板和繩子 圖/Wikimedia
製作麥田怪圈,你只需要木板和繩子 圖/Wikimedia

  但是可惜的是,到了現代依然還有許多人不相信這些,他們習慣於相信神秘主義,相信陰謀論,還是那句話,你叫不醒一個裝睡的人。

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