关于冰柱的问题

您有没有思考过，我们经常见到的从屋檐上垂下来的冰柱是怎么形成的？

在什么样的天气会形成冰柱呢：在冰雪开始消融的时候、还是在严寒的时候？如果说是在冰雪开始消融的时候，为什么水会在零度以上的温度里结冰呢？假如说冰柱是在严冬形成的，屋檐上的水又是从哪里来的呢？

您看到了吧，问题可不是最初想象得那么简单。如果要形成冰柱，一定要同时存在两个温度：使冰雪融化的温度——高于零度，使水结冰的温度——低于零度。

事实上也的确是这样的：屋顶斜坡上的积雪会融化，是因为阳光的照射使雪的温度高于零度，而水滴流到屋檐的时候又会结成冰，是因为那里的温度低于零度。当然，我们这里谈的不是“由于室内温度较高导致屋顶积雪融化，形成冰柱”的情况。

请您想象一下这样一幅景象：晴朗的天气，阳光普照着大地，温度只有-1℃~-2℃。但是斜射在地面上的阳光不足以使积雪融化。但是在对着太阳那面的屋顶斜坡上，阳光并不是像照在地面上那样斜着照上去的，而是要直一些，以一个更接近于直角的角度照上去的。我们知道，光线与被照射平面的夹角越大，光照强度就越大，加热程度也就越大。光线的照射作用与光照角的正弦成正比。屋顶上积雪接收到的太阳光热量，要比同样面积的地平面上的积雪所接收到的热量高出2.5倍。这是因为60℃的正弦值要比20℃的正弦值大2.5倍。这就是屋顶斜坡会被阳光晒得更热，从而使上面的积雪能够融化的原因。融化的雪水会顺着屋檐一滴一滴流下来，但是屋檐下面的温度却低于零度，水滴由于蒸发作用而变冷，最后凝结成冰。下一个水滴又流到这个冰滴上，又结成冰，然后是第三滴、第四滴……逐渐形成一个小冰溜。当下一次出现这种天气时，这些冰溜就会变得更长，最后形成冰柱，就像在地下洞穴中钟乳石一样越来越长。之所以在小板棚以及其他不取暖的场所的屋檐下能够形成冰柱，就是这个原因。

我们眼前发生的很多更大的现象，也是这个原因引起的：要知道，不同气候带以及一年中不同季节的巨大差异，在很大程度上（但不是完全出于这个原因：另外一个重要的因素是白昼的持续时间不同，白昼的持续时间是指太阳可以照暖地球的时间段。然而，这两个原因都是出自于同一个天文学现象：地球自转轴与绕日公转平面的倾角。）也是光照角度造成的。无论是在冬季、还是在夏季，太阳与我们之间的距离基本上是一样的，太阳至两极和赤道的距离也是一样的（距离虽然有所不同，但是相差很小，不起任何作用）。但是在赤道附近的地面上，阳光照射角度却比在两极要大，而且这个照射角度在夏季又比在冬季大。正是这个原因造成了一天内的明显温差，也使自然界变得丰富多彩。