博文

为何桥面下方的河水不易结冰？精选

已有 26059 次阅读 2011-2-23 11:09 |个人分类:科学视角|系统分类:科普集锦| 辐射, 流水, 结冰

为什么桥面下方的河水不易结冰？这个问题困扰了我好几年了。因为我自己是南方人，南方河水从不结冰，所以以前一直没有遇到过这个问题。后来去到北京求学，才发现这样一个问题。

下面是我去年年底在天津天塔上拍下的卫津河的图片，请仔细看河面，桥面附近的河水都是没有结冰的，而其他部分的河水都是结冰的。

另外，根据我的观察，还有一个很重要的现象，就是对于完全封冻的河面，如果天气变暖的话，也是桥面下方的冰先融化。可以看到桥面下方的冰开始在融化出水的时候，其他地方的河面还是干干的冰。这个现象很重要，后面我会谈到它的重要性。

-------------------------------------

为了解释这个现象，我先搜索了很多网上的观点，也恰好最近科学网上讨论流水不容易结冰的问题，所以我先把一些解释列举一下，然后再提出自己的观点。

1、网上有人认为空气在桥面下流动会比别处快，这样摩擦生热导致河水不易结冰。这个观点完全是似是而非的观点，吕喆先生的博文【1】里已经解释的很清楚了，风速越大带走的热量也越多，应该使得结冰速度越快才对。

2、网上有人说桥下由于桥墩等原因，使得流水的截面积减小，所以流速会增大，水的流速越快也就越难结冰。根据我的观察，不论有没有桥墩，即便桥下流水面积没有改变，桥下的河水依然结冰比较困难。所以这个说法不能完全解释这个问题。

3、根据mirror先生的说法【2】，“水一流起来，单位时间内通过单位区域的物质量就多，热容量也就要变大。而这个单位区域里大气的冷却能力却是不变的。因此流水就要比静水难降温，因此也就比静水难结冰。”这个理论也无法解释我们关注的问题。因为对于一条河来说，各处的流量应该是大致相等的，不论是不是在桥下，流量都是一样的。所以这个理论也对我们关心的问题没有帮助。

4、根据吕喆先生的说法【1】，结冰与非还要考虑凝结核的问题。其实小弟认为河水根本不需要考虑凝结核，只有纯水才需要考虑这个问题。河水里有很多微生物、藻类、灰尘、颗粒，这些都可以作为凝结核，河水不会缺乏凝结核的。

5、根据吕喆先生的另一篇博文【3】，在流动的水里冰晶难以碰撞凝集成大的冰块。其实对于桥面下河水为什么不易结冰的问题，并不在于流动。为什么这么说呢，原因就在于我上面提到的第二个观察，对于完全封冻的河面，完全没有流动的问题，如果天气变暖的话，也是桥面下方的冰先融化。

6、麻庭光先生提到了辐射的问题【4】。我个人认为辐射是解决本问题的关键，但是麻先生的论述是值得商榷的。麻先生说：“地表水源会结冰，因为宇宙的背景温度只有3-5K（-270C），而地表结冰温度在273K，这种大温差的辐射换热损失，是结冰的关键。”我们做一个假想，就能够看出这句话的问题了。假设在无云无风的夜晚，人体的温度差不多是恒定的，宇宙背景温度也是恒定的，按照麻先生的逻辑，不论夏天还是冬天，人光着膀子站在户外丢失的热量也是一样的！！！

-------------------------------------

下面是个人一点点愚见，请大家尽量拍砖！